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块体非晶合金(BMGs)由于其一系列优异的特性,例如高强度和高硬度,高弹性极限和优异的耐腐蚀性,使其成为新一代结构工程材料的潜在候选者。然而,由于原料纯度及熔炼过程的影响,合金中不可避免的会含有一定量氧,因此正确认识氧的作用机制及规律,对于非晶合金在工程实际中的推广和应用有非常重要的意义。本文采用铜模吸铸法制备Zr基非晶合金,通过系统地添加氧研究氧对Zr基非晶合金非晶形成能力,力学性能以及可靠性的影响。采用铜模吸铸法制备出6种氧含量水平的(Zr0.61Cu0.25Al0.12Ti0.02)100-xOx(x=0.01,0.04,0.08,0.12,0.16,0.2,wt.%)非晶合金,实际测得氧含量分别为66,360,780,1100,1500和1900 ppm。在其氧含量低于360 ppm时,其非晶形成能力随着氧含量的增加得以保持,临界尺寸显著高于8 mm。当氧含量超过360 ppm时,随着氧含量的增加,其非晶形成能力剧烈下降,临界尺寸远小于8 mm,合金在1900 ppm氧含量时临界尺寸降到2 mm以下。当氧含量超过某一氧含量水平时,Zr61Cu25Al12Ti2合金中析出τ3晶体相,随着氧含量的继续增加,τ3晶体相剧烈增加,弥散分布在整个合金中,氧对τ3晶体相的生长起到促进作用。Zr61Cu25Al12Ti2合金的玻璃转变温度随着氧含量的增加先由653 K升高到670 K,然后降至648 K,而晶化温度Tx1随着氧含量的增加基本不变,其过冷液相区温度随着氧含量的增加先由65 K降低到54 K,再升高到76 K。随着Zr61Cu25Al12Ti2合金中氧含量的增加,剪切带的形成及扩展受到抑制,其压缩塑性逐渐减小,但在临界值780 ppm以下,压缩塑性减小并不显著,可以认为合金在此临界值以下随着氧含量的升高合金的塑性得以保持。当氧含量超过1900 ppm时,由于τ3晶体相的大量形成导致材料的压缩塑性近乎完全丧失。氧含量增加使得Zr61Cu25Al12Ti2合金压缩强度提高,但对其弹性变形影响不大。Weibull模数m用于表征数据的变化性,Zr61Cu25Al12Ti2合金在氧含量为360 ppm时,强度可靠性最高。塑性与强度相比具有更低的可靠性,但氧含量变化对塑性的可靠性影响不大。与两参数Weibull相比,使用三参数Weibull提供了更准确的BMGs可靠性评估。此外,无断裂应力(FFS)的概念应具有重要的工程重要性,因为它规定了安全工程设计不应超过的关键应力限制。因此,强烈建议应仔细评估将要应用于承重结构的BMGs的FFS。