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本文主要选择Al-TM-RE(TM表示过渡族金属元素,RE表示稀土元素)基非晶合金为研究对象,分别研究了其非晶形成能力(GFA)与元素添加、热膨胀行为和耐腐蚀性的关系。此外,还研究了不同退火气氛(氢气(H2)、空气(air)、氩气(Ar)和氮气(N2))对Al基非晶合金的晶化、微观硬度和耐腐蚀性的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和高温粘度仪分析了Si元素的添加对Al-Fe-La合金非晶形成能力和热稳定性的影响,发现Al88-xFe6La6Six(x=0,0.5,1-4)合金系都为完全的非晶结构,且Al86Fe6La6Si2合金的GFA最好,Al87Fe6La6Si1合金的热稳定性最好。这是因为适量Si的加入会引起：(1)大的原子尺寸差进而增加了Al-Fe-La非晶合金的密排密度；(2)更负的混合焓；(3)化学钝化熔体中引起异质形核的杂质(如氧和碳),从而提高了合金的GFA。但是当Si含量大于2 at.%时会降低合金的热稳定性和GFA,这是因为多余的Si会与其他元素形成硅化物,引起异质形核,从而降低了GFA。另外,随着Si含量的增加,Al-Fe-La合金的晶化过程发生改变,由两次晶化过程转变为三次晶化过程。利用XRD、DSC、透射电子显微镜(TEM)、交流梯度磁力计(AGM)和微观硬度仪等研究了相似元素Ni-Co和La-Ce替代对Al86Ni9La5非晶合金的GFA、磁性和硬度的影响。研究发现试样的GFA的大小关系为：Al86(Ni0.5Co0.5)9(La0.5Ce0.5)5<Al86Ni9La5<Al86Ni9(La0.5Ce0.5)5,说明相似元素替代只能有限的提高合金的GFA。另外,三种合金在室温下都显示了抗磁性行为,这主要与Al-Ni-La合金的微观结构,即相似元素替代后二十面体结构和析出相的数量有关。利用高温粘度仪和热膨胀仪研究了Al86Ni9La5和Al86Ni9(La0.5Ce0.5)5非晶合金的动力学粘度和热膨胀行为,从自由体积出发,发现无论在液态或非晶态,Al86Ni9(La0.5Ce0.5)5合金中含有的自由体积都比Al86Ni9La5合金的少,表明Ce的加入降低了Al-Ni-La合金的自由体积,提高了原子尺寸的连续性,从而提高了GFA。同时也证实了熔体结构和非晶结构存在着相关性。另外,还研究了Al84Ni10RE6(RE=Y,Ce,Gd和Er)非晶合金的热膨胀行为。发现Al86Ni9La5、Al86Ni9(La0.5Ce0.5)5和Al84Ni10RE6(RE=Y,Ce,Gd和Er)六种Al基非晶合金的线性热膨胀系数(αas)与液相线温度(T1)的比值θ′,即αas／T1,与合金的GFA成正的相关性。还发现在Cu基和Gd基非晶合金中也存在这一现象,说明在同一合金系中,可以用新参数θ′来判断合金的GFA,θ′越大,GFA越好。此外,根据自由体积理论,GFA好的合金一般含有较小的自由体积。利用XRD、DSC、电化学工作站、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X-ray光电子能谱(XPS)研究了Al94-xNixGd6(x=6,8,10,12)非晶合金的GFA和电化学行为。研究发现：(1)随着Ni含量的增加,Al-Ni-Gd合金的热稳定性和GFA是逐渐增加的,Al-Ni-Gd合金的GFA的大小关系为：Al82Ni12Gd6>Al84Ni10Gd6>Al86Ni8Gd6>Al88Ni6Gd6；(2)Al-Ni-Gd合金在3.5 wt.%NaCl和0.1 mol／L NaOH溶液中的耐腐蚀性要优于在0.1 mol／L HCl溶液中的耐腐蚀性；(3)Al-Ni-Gd合金的非晶形成能力越好,合金的耐腐蚀性越优异；(4)阳极极化区间内在-0.5～-0.25V范围内的电流密度峰总是出现在含有Cl-的电解液中,这是Ni2+的氧化和Cl-共同作用的结果。在不同退火气氛(H2、air、Ar和N2)下对Al86Ni9La5非晶合金进行退火,并用XRD和TEM分析其析出相。研究发现：(1)在523 K(第一次晶化峰Tp1附近)退火时,初晶相Al与退火气氛无关；(2)在584 K(第二次晶化开始温度Tx2附近)退火时,晶体的最终产物为：Al、Al11La3和Al3Ni相,也与退火气氛无关；(3)在523 K退火时,H2和air能明显提高Al86Ni9La5非晶合金的共晶过程,引发亚稳相Al3Ni2的形成,所研究的气氛对晶化影响的大小关系为：H2>air>Ar>N2。随后利用硬度计和电化学工作站研究了退火后合金的微观硬度和电化学行为,发现在523 K下,与在Ar和N2中退火的条带相比,在H2和air中退火的条带显示了较高的硬度和较好的耐腐蚀性。退火试样性能的改善与在退火过程中形成的纳米晶相相关,这有助于该合金在海水环境中应用的研究。