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本文综合了共晶原则，Miedema半经验模型及等效原子半径差和等效电负性差来判断新合金非晶形成能力。考察了Gd-Al基合金组元间共晶关系，负的混合热以及原子本征参数等效原子半径差和等效电负性差与非晶形成能力间的关系，探索了电负性差、原子尺寸等原子键参数对非晶形成能力的影响。发现本文研究的Gd-Al基多元合金共晶点处于Gd-Al深共晶点附近。合金混合热在-28kJ/mol到-50kJ/mol之间具有比较好的非晶形成能力。等效原子半径差和等效电负性差分别为0.76-0.86和0.151-0.156之间合金具有良好的非晶形成能力。
采用真空电弧熔炼和铜模吸铸法制备了Gd-Al基一系列二元、三元、四元和五元合金，用XRD、DSC、DTA和磁热性能测量仪从微结构、热分析和磁制冷性能等角度对制备出的合金进行了比较细致的分析。结果发现，Tb替换部分Gd可以显著提高Gd-Co-Al合金的非晶形成能力；Tb替换部分Gd对Gd-Ni-Al合金的非晶形成能力的影响比较小；研究发现Co、Ni的相互替换对Gd-Al基合金的非晶形成能力影响非常小，而用Fe替换Co、Ni降低了Gd-Al基合金的非晶形成能力。利用过冷液相区宽度△Tx、约化玻璃转变温度Trg和γ参数，分析了它们的非晶形成能力；利用晶化温度Tx分析了它们的热稳定性。发现Gd-Co-Al系和Gd-Ni-Al系大块非晶合金的过冷液相区宽度分别在36K-50K和23K-45K之间；约化玻璃转变温度分别在0.62-0.69和0.64-0.68之间；γ参数分别在0.385-0.415和0.395-0.410之间；晶化温度分别在640K-655K和600K-630K之间。在制备出的一系列大块非晶合金中Gd31Tb25Co20Al24的过冷液相区宽度△Tx、约化玻璃转变温度Trg和γ参数分别达到47.5K，0.683和0.412，该合金在三维尺寸为5mm时仍然保持完全非晶结构。Gd31Tb25Co20Al24非晶合金具有较好的热稳定性，晶化温度为652K。测量了四个非晶合金样品的室温磁热性能，其绝热温变最大值均在270K到280K之间。