非晶態(tài)材料由于具有與液態(tài)類似的結(jié)構(gòu)特征。又被稱作“過冷液體”。它具有長程無序，短程有序以及處于亞穩(wěn)態(tài)兩大特點。根據(jù)這樣的特征，制備非晶態(tài)物質(zhì)需要解決的關鍵問題如下： 

①抑制熔體中的形核和長大，保持液態(tài)結(jié)構(gòu)；

 ②使非晶態(tài)亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)在一定溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，不向晶態(tài)轉(zhuǎn)化；

 ③在晶態(tài)固體中引入或造成無序，使晶態(tài)轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)。 非晶態(tài)可由氣相、液相快冷形成，也可在固態(tài)直接形成（如離子注入、高能離子轟擊、高能球磨、不同狀態(tài)時材料性能隨溫度的變化電化學或化學沉積、固相反應等）。

普通玻璃的形成方法，是將原料經(jīng)過高溫熔融形成熔體，然后將熔體進行過冷（急冷）固化變?yōu)椴Ａw。一般的冷卻速度無法將金屬和合金熔體轉(zhuǎn)化為非晶態(tài)，必須采用特殊的制備方法，冷卻速度要達到極快使它來不及結(jié)晶而形成非晶態(tài)。純金屬形成非晶態(tài)的冷卻速率為1010K/s以上，合金形成非晶態(tài)的冷卻速率為106K/s以上。20世紀70年代以后，人們開始采用熔體旋淬急冷方法（Melt Spinning）制備非晶條帶，即將高溫熔體噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，熔體以每秒百萬攝氏度的速度迅速冷卻，以致金屬中的原子來不及重新排列，雜亂無章的結(jié)構(gòu)被凍結(jié)，這樣就形成了非晶態(tài)合金液相在冷卻過程中發(fā)生結(jié)晶或進入非晶態(tài)時，一些性質(zhì)的變化如圖所示。隨著溫度的降低，可分為A、B、C 3個狀態(tài)的溫度范圍：在A范圍，液相是平衡態(tài)；當溫度降至Tf以下進入B范圍時，液相處于過冷狀態(tài)而發(fā)生結(jié)晶，Tf是平衡凝固溫度；如冷速很大使成核生長來不及進行而溫度已冷至Tg以下的C范圍時，液相的黏度大大增加，原子遷移難以進行，處于“凍結(jié)”狀態(tài)，故結(jié)晶過程被抑制而進人非晶態(tài)，疋是玻璃轉(zhuǎn)變溫度，它不是一個熱力學確定的溫度，而是決定于動力學因素的，因此Tg不是固定不變的，冷速大時為Tg1，如冷速降低（仍在抑制結(jié)晶的冷速范圍），則Tg1就降低至Tg2。非晶態(tài)的自由能高于晶態(tài)，故處于亞穩(wěn)狀態(tài)。從中還可看到液相結(jié)晶時體積（密度）突變，而玻璃化時不出現(xiàn)突變；但比熱容Cp在非晶化時卻明顯地大于結(jié)晶時Cp變化。 合金由液相轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的能力，既決定于冷卻速率也決定于合金成分。能夠抑制結(jié)晶過程實現(xiàn)非晶化的最小冷速稱為臨界冷速（Rc），對純金屬如Ag、Cu、Ni、Pb的結(jié)晶形核條件的理論計算得出，最小冷卻速率要達到1012～1013K/s時才能獲得非晶，這在目前的熔體急冷方法尚難做到，故純金屬采用熔體急冷還不能形成非晶態(tài)；而某些合金熔液的臨界冷速就較低，一般在107K/s以下，采用現(xiàn)有的急冷方法能獲得非晶態(tài)。除了冷速之外，合金熔液形成非晶與否還與其成分有關，不同的合金系形成非晶能力不同，同一合金系中通常只有在某一成分范圍內(nèi)能夠形成非晶。

非晶態(tài)轉(zhuǎn)變，溫度高于或等于熔點Tm的液態(tài)金屬，其內(nèi)部處于平衡態(tài)。從能量的角度來看，當溫度低于熔點Tm時。在沒有結(jié)晶的情況下過冷，此時體系的自由能將高于相應的晶態(tài)金屬，呈亞穩(wěn)態(tài)。如果體系內(nèi)的結(jié)構(gòu)弛豫（或原子重排）時間τ比冷卻速率dT/dt的倒數(shù)小，則體系仍然保持內(nèi)部平衡，故呈平衡的亞穩(wěn)態(tài)。隨著液態(tài)金屬體系的冷卻，其黏滯系數(shù)η或弛豫時間τ將會迅速增加，當增加到某一值時，τ已經(jīng)很大，以致體系在有限的時間內(nèi)不能達到平衡態(tài)，即處于非平衡的亞穩(wěn)態(tài)。由離開內(nèi)部平衡點算起，稱為位形凍結(jié)或非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。形成非晶態(tài)合金時的熱焓H、比容V和熵S隨溫度T的變化。