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金属玻璃(MG)中的原子排列具有长程无序、短程有序的结构特征，较之于传统晶体材料具有高强度、高硬度、高弹性极限、高比强度、耐腐蚀等优异的性能。目前制约块体金属玻璃(BMG)应用的主要问题集中在两个方面：一是合金的玻璃形成能力(GFA)限制了BMG的尺寸，二是BMG的脆性。在现已发现的BMG中，Cu基BMG具有高强度、低成本的优势。本工作系统地研究了Cu-Hf-Al三元合金的GFA以及合金成分对压缩塑性变形能力和韧性等的影响，为发现高GFA兼有良好韧性的BMG奠定基础。主要内容及结论如下：
1.在Cu—Hf二元系中的(L→Cu10Hf7+CuHf2)共晶点附近，Cu100-xHfx(44≤x≤46)合金可在铜模浇铸条件下形成直径为1 mm的BMG。这些BMG的过冷液态温度区间约为55 K。在Cu-Hf-Al三元系中，以1 at.％成分间隔的系统研究表明，GFA最佳的合金为Cu49Hf42Al9，形成BMG的临界直径可达到10 mm，过冷液态温度区间为83 K。在相图上，形成BMG的成分区域位于由CuHfAl、Cu10Hf7和CuHf2三个晶体相围成的成分三角之内，与L→CuHfAl+Cu10Hf7→CuHf2三相共晶反应相关联。三相共晶反应的不变温度约为1206 K，相对于L→Cu10Hf7+CuHf2共晶反应温度降低47 K，表现出“深共晶”特征。
2.Cu49Hf42Al9合金的脆度系数D*为16.8，明显高于Cu55Hf45二元合金(D*=8.6)，表明添加Al元素具有提高强液体性质的作用。合金的高GFA与其强液体行为相关联。采用综合考虑热力学和动力学因素评价GFA的参数F1，计算得到Cu55Hf45二元合金和Cu49Hf42Al9三元合金的F1参数分别为0.35和0.50。对一些典型BMG的比较发现，相对于单一使用约化玻璃转变温度Trg或液体的脆度系数D*，F1参数能够更好地反映合金的GFA。
3.随着Hf含量的增加，Cu91-xHfxAl9(40≤x≤46)系列BMG的玻璃转变温度(Tg)和剪切模量(μ)均呈线性下降趋势，Tg从x=40的782 K降低到x=46的774 K，对应的μ从43.0 GPa降低到41.3 GPa，但泊松比(ν)变化不明显，介于0.351～0.355之间。高Hf含量的Cu45Hf46Al9(C2)BMG塑性变形能力优于低Hf含量的Cu49Hf42Al9(Cl)BMG。这与C2具有更低的Tg和μ是一致的，但对ν依赖性不明显。
4.不同Hf含量的两种铸态BMG压缩屈服强度差别不大，分别为2210～2470MPa和2200～24401V[Pa。对两种BMG屈服强度分散性的Weibull统计表明，Cl和C2 BMG的Weibull模数分别为40和53，塑性较好的C2BMG的屈服强度比Cl的分散性更小。
5.对几种GFA较强的铜基BMG缺口韧性(KQ)的研究表明，这些金属玻璃的韧性大致上可划分为两类：分别为KQ约38 MPam1/2的“脆性”BMG和KQ约60 MPam1/2的“韧性”BMG。另外，Cu基金属玻璃的韧性介于脆性的Fe基金属玻璃和韧性的Zr基金属玻璃之间。在Cu-Zr-Ti(Al)三元合金的基础上，添加第四组元Ag/Y，尽管可以显著提高GFA，但导致BMG的韧性明显下降。在所研究的Cu基BMG中，Cu49Hf42Al9合金兼有较高的GFA和韧性。
6.Cu基金属玻璃的韧性对ν没有明显的依赖关系：“脆”和“韧性”两组BMG的ν分别在0.351～0.377和0.364～0.373之间，不存在脆性向韧性转变的临界ν值。Cu基BMG的韧性随μ或者Tg的升高而提高，μ＜34 GPa或Tg＜700 K的BMG表现为“脆性”。另外，不同于多晶体金属材料，Cu基BMG的韧性随着强度的提高而提高。