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本文从大块金属玻璃的弹性常数与组元的弹性常数之间的关系出发,根据弹性常数与形成大块金属玻璃的结构、热力学和动力学影响因素的关联,借助已有的经验准则和判据,设计出具有好的玻璃形成能力且某些性能可控的Gd、Dy和Sm基大块金属玻璃。在此基础上,利用稀土元素具有好的化学相似性、不同的结构特点以及有规律变化的原子尺寸、电子结构、密度和弹性常数等特点,开发出一系列成分为RE55Al25Co20(RE-Y、Ce、La、 Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、 Ho和Er)大块金属玻璃合金,系统研究了稀土基大块金属玻璃的形成能力、热稳定性、过冷液体性质、弹性性质和力学性能以及各种性能之间的关联。
在Gd、Dy和Sm基三种新型大块金属玻璃合金体系中,Dy-Al-Co具有最好的玻璃形成能力,可形成最大直径为5 mm的非晶棒。与已知的其它稀土基大块金属玻璃相比,它们具有更高的热稳定性、更大的弹性模量以及玻璃转变和晶化激活能。通过组元替代,笔者发现稀土基大块金属玻璃的弹性模量与玻璃转变以及热力学参数有密切的关系.
一系列成分为RE55Al25Co20的大块金属玻璃合金具有不同的玻璃形成能力,随着稀土元素弹性模量的增大,其玻璃形成能力呈现“V”的变化趋势。而热稳定性、维氏硬度Hv以及压缩断裂强度σf则随着稀土元素弹性常数的增大有规律的增大。其过冷液体具有相对强的行为,即相对小的脆性参数m,对应于RE55Al25Co20合金较好的玻璃形成能力。
此外,笔者利用这些大块金属玻璃合金体系研究了玻璃形成能力、热稳定性、过冷液体性质、弹性性质以及力学性能之间的关联。通过考察这些关联,可以加深我们对玻璃形成机制的理解,完善了利用弹性模量指导研制新的大块金属玻璃合金体系的准则。