金属玻璃是一种新型材料,因其具有优良的机械性能、磁学性能和良好的耐腐蚀性而备受关注。目前,它已在非晶变压器、信息与电子器件、体育器材、军事科技等诸多领域得到了广泛的应用。与传统的金属材料相比,金属玻璃固体与其玻璃形成液体的结构及性质的联系更加紧密。因此,探究金属玻璃高温熔体的性质不仅有助于深入理解玻璃转变本质,进一步揭示液固遗传现象,并且对玻璃固体的生产及应用具有指导意义。基于添加稀土元素是增加铁基熔体玻璃形成能力的有效方法之一,本文从玻璃形成液体的动力学性质转折与玻璃形成能力的关系出发,系统研究了稀土元素对铁基金属玻璃熔体动力学行为的影响及与玻璃形成能力的关系。本文主要工作总结如下:(1)经过对液相线温度TL以上,含与不含稀土元素的铁基金属玻璃形成液体的动力学行为进行研究,发现在未添加稀土元素的铁基金属玻璃形成液体中,冷却过程通常具有明显的动力学转折现象;而对于添加稀土元素并具有良好玻璃形成能力的铁基金属玻璃形成液体,这种动力学转折变得不那么明显。通过计算TL温度处过热熔体的脆性参数M,将所有铁基合金熔体中的动力学转折程度用F进行量化,发现铁基熔体的F值与铁基合金的玻璃形成能力之间具有明显的负相关关系。通过分析认为,当合金熔体的动力学转折程度系数F值大于或等于1时,熔体从高温区的脆性液体转变为低温区的强性液体,熔体中的团簇在动力学转折过程中倾向于转变成较大尺寸的类晶体结构团簇,合金的玻璃形成能力较低。当F小于1时,高温区中的团簇在动力学转折过程中倾向于分解成较小尺寸的短程有序结构的团簇,液体由强变为脆。铁基熔体中的F越小,表明在含稀土元素的铁基金属玻璃形成液体中,向形成玻璃方向的演变趋势越明显,伴随的放热效应也越小。这对于我们从源头上寻找和预测大块金属玻璃具有重要意义。(2)在以上工作的基础上,进一步系统地比较了四个体系铁基金属玻璃形成液体的动力学性质变化,以明确添加与不添加稀土元素的差别。研讨后发现,液相线温度TL以上,在不含稀土元素的铁基金属玻璃熔体中,冷却过程中均发生明显的粘度突变现象;而对于含有稀土元素并具有良好玻璃形成能力的铁基金属玻璃熔体,这种动力学转折现象便不再那么明显。通过计算TL温度处过热熔体的脆性参数M及动力学性质转折程度系数F,再次证实了铁基金属玻璃熔体的F值与铁基合金的玻璃形成能力之间具有负相关关系。以动力学性质转折系数F=1为界,F大于1表示该合金具有较差的玻璃形成能力。进一步分析发现,所添加的稀土元素在取代主元素(Fe或FeCo)时,必须要与主元素呈负的混合焓,才能够显著增加玻璃形成能力,形成大块金属玻璃。根据扫描电子显微镜(SEM)与能量色散X射线谱(EDS)图像分析可以初步看出,所添加的稀土元素与主元素成正混合焓时,稀土元素容易偏聚在某一相内,而如果是负混合焓,则是与其他元素形成比较均匀的相。这一工作揭示了含稀土元素的块体铁基金属玻璃的高温熔体动力学特征,为从高温熔体的动力学性质预测玻璃形成能力提供新思路。