前言

非晶態合金，特別是鈦基和銅基合金，由于其高的比強度、較高的非晶形成能力和低的價格等，具有很高的科學研究價值和商業價值。開發新型的具有低密度、高比強度的鈦基非晶合金對于拓寬非晶材料的應用具有巨大的潛在作用。目前的非晶形成能力較高的鈦基非晶態合金都含有一定量的后過渡族重金屬元素（如Ni、Cu、Sn等），這些重金屬元素的存在有利于非晶的形成，但同時也降低了合金的比強度，提高了合金的密度，喪失了輕質合金的特點。本書的目的就是去除掉這些后過渡族重金屬元素，開發一種新型的具有更高比強度的鈦基非晶合金。另外，通過在非晶基體上形成亞穩相制備高強度的非晶復合材料，對于非晶合金在功能材料和結構材料方面的應用具有重要的意義。本書對于Cu-Zr基馬氏體合金所形成的非晶態合金及非晶復合材料進行了系統的分析和研究。主要結論和創新點如下。

①在非晶合金的成分設計上利用共晶團簇理論成功尋找到Ti-Zr-Be三元合金最佳非晶形成成分區間，并且總結出不同非晶形成能力合金的成分范圍。設計和成功制備了一系列輕質具備強非晶形成能力的Ti-Zr-Be三元非晶態合金。

②系統分析了Ti-Zr-Be三元合金在快速凝固條件下所形成的顯微組織及力學性能。三元非晶合金具有優異的綜合力學性能，其最大壓縮塑性達到15％。特別是合金的比強度達到了450kN·m/kg，合金的過冷液相區寬度達到118K，顯示出此類合金作為輕質合金具有潛在的應用前景。

③首次成功開發出Ti-Zr-Be-V四元非晶態合金，其非晶形成能力達到8mm。研究結果表明加入4％（除特別標注外，以下全為原子分數）的V能夠使合金的非晶形成能力由三元合金的5mm提高到四元合金的8mm。對于四元合金的玻璃形成、晶化動力學、玻璃轉變、液相行為和力學性能進行了系統的分析和研究。研究結果表明，四元非晶合金具有強的玻璃形成能力、高的熱穩定性、高的強度和大的壓縮塑性。其最大壓縮塑性達到12％。其液相脆性參數達到19，顯示出強的液體行為。

④成功設計和制備出具有大塑性的Cu-Zr-Al基非晶復合材料，此類合金的顯微組織包括板條狀的馬氏體組織、圓形的奧氏體組織和非晶基體。該復合材料具有高的強度和明顯的加工強化。

⑤Al的加入穩定了CuZr（B2）相，抑制了CuZr（M）馬氏體相的析出，從而提高了Cu-Zr-Al基合金的非晶形成能力。發現Cu-Zr-Al三元非晶合金的競爭相為AlCu2Zr相，提高合金的非晶形成能力關鍵是抑制AlCu2Zr相的析出。

⑥對于稀土釔元素在銅基和鈦基非晶合金中的作用也進行了系統研究。研究發現稀土元素的添加能夠顯著提高銅基和鈦基合金的非晶形成能力。結果表明合金組元的純度，特別是氧元素的含量強烈地影響合金的非晶形成能力。不論在銅基和鈦基非晶合金中，稀土元素容易同氧原子和合金其他組元反應形成含有氧的化合物，同時這些含氧化合物并不引起其他晶體相的形核和長大，表明稀土元素的添加有利于凈化合金和消除氧元素的不利影響。

本書得到了國家“九七三”重點基礎研究發展規劃項目基金（2011CB605500）的資助，以及國家自然科學基金（51101093、51171015、U1204508、51301019、51272140）和高等學校學科創新引智計劃（B07003）的部分資助。北京科技大學林均品教授和山東建筑大學的劉科高教授認真審閱了本書，并提出了許多寶貴意見。

著者

2015年6月