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本文以铜基（Cu-Ti-Zr-Ni）大块非晶合金作为研究对象，以获得良好玻璃形成能力与优良力学性能为目的，重点对其成分设计与优化、压缩断裂力学行为、晶化动力学与晶化机制等方面进行了系统研究。 采用二元深共晶比例法设计了系列Cu-Ti-Zr-Ni块体非晶合金，实验证实玻璃形成能力与Trg能够较好对应，而与ΔTx的相关性较差。其中，Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6（CuT7）与Cu53.1Ti31.4Zr9.5Ni6（CuT8）非晶合金，约化玻璃转变温度Trg与过冷液相区宽度ΔTx分别为0.603、52K与0.598、45K，利用铜模吸铸法临界直径均可达到5mm。非晶合金CuT7的临界冷却速率与脆性参数分别测算为126.8K/s与40.8。当冷却速率低于临界冷速时，CuT7合金熔体凝固结晶成层片状共晶组织，共晶相主要包括Cu3Ti、CuTi2、Cu10Zr7、CuZr、Cu2Ti等。 非晶合金Cu52.5-xTi30Zr11.5Ni6Alx与Cu53.1-xTi31.4Zr9.5Ni6Alx（x=0.5,1,1.5,2,2.5）的玻璃形成能力优化过程中发现，Al的加入导致液相线温度Tl降低，当x=2时，Tl值最低，Trg值最高。实验证实，非晶合金Cu50.5Ti30Zr11.5Ni6Al2的临界直径可以达到6mm。由于Al与Zr、Ti、Ni等主要组元具有大的负混合焓，原子间亲和力增强，利于形成更加致密的无规密堆积结构；另一方面，Al可与Zr、Ti可以形成多种金属间相，增加了体系中化合物的种类，晶体相的结晶竞争趋势增强。 非晶合金Cu52.5-xTi30Zr11.5Ni6Six与Cu53.1-xTi31.4Zr9.5Ni6Six（x=0.5,1,1.5）的玻璃形成能力优化过程中发现，尽管Si的添加使ΔTx与Trg相对于基体合金都有不同程度的升高，但玻璃形成能力却没有明显改善，特别是当x≥1.5时，玻璃形成能力开始明显下降。玻璃形成能力与Trg对应出现反常的原因，可能是Si与体系中Zr、Ti等组元的亲和力过强，熔体中形成高熔点硅化物并领先析出，为其它相的形核与长大提供便利条件，从而降低了非晶形成能力。 Cu-Ti-Zr-Ni块体非晶合金具有高的压缩断裂强度（σc,f）与断裂伸长率（εc,f），CuT7非晶合金的σc,f与εc,f分别为2212MP与2.1％。压缩断裂角略偏离最大剪切应力面，与正应力轴线大致呈42～43°角，表明压缩断裂行为遵循与正应力分量相关的Mohr-Coulomb准则。断口表面具有放射形、半月形、条带形脉状网络，分别对应于断面的不同区域，表明裂纹扩展时方向发生改变，这可以缓解局域应力高度集中的程度，防止非晶合金在较低的应力水平下发生脆性断裂。断口表面的局部区域存在明显的熔化与再结晶特征，这与纳米增强非晶复合材料的断口非常相似。实验表明，压缩过程中应变能确实可以诱导纳米相原位析出，生成的纳米相可以通过形成多重剪切带、阻断裂纹扩展以及使裂纹扩展发生偏折等多种效应增强非晶基体。 在Cu-Ti-Zr-Ni块体非晶合金的显微硬度测试样品中，SEM观察到压头周边区域出现由剪切带层层累积而形成的半圆形痕迹。纳米压痕实验中，位移与载荷关系曲线中出现许多小的平台，即应力保持相对不变，而应变发生突然跃迁的现象。这是由于应力达到非晶合金的屈服极限时，瞬间激发一个或多个剪切带而形成应变突变。两者从微观层面印证了非晶合金以剪切带方式发生变形的弹塑性机制。 大块非晶合金Cu52.5Ti30Zr11.5Ni6的等温晶化实验中，Avrami指数n在2.42～2.64间变动，其平均值约为2.5，表明其晶化机制主要为扩散控制的三维长大过程。局部Avrami指数n(x)表明，晶化初期需要大量原子的快速扩散，制约了形核与生长进程，使得形核速率出现短暂下降，而后基本保持在2.4～3.1之间，直至晶化体积分数达到90%，表明晶化后期形核速率基本不随时间而变化。较短的晶化孕育时间及晶化结束时间，暗示晶化是以淬入晶核开始的非均质形核与长大过程。