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块体非晶合金这种新型金属材料具有优异的力学、物理和化学性能,拥有广阔的应用前景。本文首先对块体非晶合金的研究进展进行了评述,主要讨论了:(1)块体非晶合金的形成机理;(2)块体非晶合金的室温断裂行为;(3)块体非晶合金的性能及应用前景;(4)当前块体非晶合金的研究及应用所面临的主要问题。在此基础上,研究了玻璃转变温度(Tg)、晶化开始温度(Tx)和液相线温度(Tl)与玻璃形成能力(GFA)的关系,提出了能更加准确地评价非晶合金GFA的新判据,并分析了GFA与黏度的关系。另外,采用扫描电镜和Instron材料试验机,研究了Zr-Cu-Al(-Nb)块体非晶合金的室温压缩性能及断裂行为。主要内容和结果包括:1.基于文献及本文的研究结果,本文对以Tg、Tx和Tl这三个特征温度表示的合金GFA判据包括Trg(=Tg/Tl)、ΔTx(=Tx-Tg)、γ(=Tx/(Tg+Tl))、ΔTrg(=(Tx-Tg)/(Tl-Tg))、α(=Tx/Tl)、β(=(Tx/Tg+Tg/Tl)、δ(=Tx/(Tl-Tg)、β(=Tx×Tg/(Tl-Tx)2)、φ(=Trg(ΔTx/Tg)0.143)、γm(=(2Tx-Tg)/Tl)、ω1(=Tg/Tx-2Tg/(Tg+Tl))进行了分析和对比。统计分析表明:新参数ω1与非晶合金的GFA有最强的相关性。基于非晶玻璃形成能力的物理本质及上述判据的分析,非晶合金的GFA和Tg/Tl、Tx/Tg这两个值成正比,其中Tg/Tl反映合金熔体冷却时的液相稳定性,而Tx/Tg反映合金加热时的抗晶化能力。2.基于经典结晶理论讨论了非晶合金的晶化动力学因素和晶化热力学因素对玻璃形成能力的影响,分析表明,合金的等温转变(TTT)曲线“鼻尖”温度Tn对应的黏度与晶化阻力因子成正比;重新加热时晶化开始温度对应的黏度与晶化驱动力因子成反比。由此得到了新的GFA参数ω0=(Tg-T0)/(Tx-T0)-(Tg-T0)/(Tn-T0),其中T0为理想玻璃转变温度。统计结果显示,ω0与临界冷却速率具有较高的相关性,R2高达0.9626。进一步分析表明:新提出的ω0参数可以合理地解释过冷熔体的黏度、脆性、液相稳定性、热稳定性以及Trg、ΔTx、γ、γm、ΔTrg、α、β、δ、φ和ω1等参数与GFA的关系。3.试验结果表明,Zr50Cu40Al10块体非晶合金掺入3at.%的Nb后,压缩断裂强度和塑性应变分别从1892MPa和0.86%大幅提高到2020MPa和2.44%;(Zr0.5Cu0.4Al0.1)97Nb3和Zr50Cu40Al10块体非晶合金在室温下以剪切断裂方式破坏,其压缩断裂角分别为40.8°和41.3°。用Mohr-Coulomb准则合理地解释了合金的压缩断裂行为;合金断裂表面发现有典型的脉络花纹和熔滴,断口分析表明,合金在压应力作用下形成大量的剪切带互相交割、分枝扩展导致了其塑性性能的显著提高。