1.3  块体金属玻璃(BMG) 3

1.4  锆基块体非晶合金 4

1.5  本课题研究内容及意义 6

2  样品的制备和测试方法 7

2.1  BAM-11金属玻璃合金棒制备 7

2.2  金属玻璃样品的退火处理 8

2.3  检测方法 10

3  实验结果与分析 13

3.1  DSC测试 13

3.2  XRD实验 14

3.3  TEM实验 15

3.4  SAXS实验 16

3.5  维氏硬度测试 18

3.6  纳米压痕分析 19

结  论 23

致  谢 24

参 考 文 献 25

附录A  2017年中国材料大会会议发表此文 28

1  绪论  

非晶合金，又称金属玻璃，是一类重要的新型功能材料。现在，人们习惯用玻璃来指代非晶态材料。玻璃（glass）从理论上讲，是熔体连续地高速冷却而不产生可检测出的晶体时所形成的固体[1]。

1.1 “透明的”玻璃与其早期研究

在生活中，人们习惯于把具有透明，易碎特征的固态材料称为玻璃。实际上，“玻璃”表示材料的一种结构状态，称作“玻璃态的某物质”更为贴切。玻璃，或者说玻璃态的材料，具有共同的结构特征。这种结构特明显区别于晶体内部原子或分子的长程有序，周期性排列结构。玻璃态固体的原子或分子排列呈高度无序分布状态，类似于液态结构，拥有长程无序、短程有序的特征。透明，只是玻璃态固体的一种可能的物理特性。火山灰、琥珀、松香、塑料、石蜡、沥青、橡胶等不透明的物质也属于玻璃态固体[2]。由此可见，是否透明，并不是决定物质是否是玻璃态固体的充分条件。

玻璃是人类最早使用的材料之一[3]。有两种关于世界上第一块人造玻璃的来源的说法。一种说法是大约在公元前3500年，古巴比伦人制造出了第一块玻璃。另一种有趣的说法是，欧洲的腓尼基人在沙地上使用晶体矿物“天然苏打”来支锅做饭后，意外制造出了第一块人造玻璃[4]。

关于玻璃态物质的研究与欧洲文明的进程紧密相连。最早关于制备玻璃的记载出现在公元前650年，但直到公元12世纪，玻璃才成为商品原料。西方工业从一方面讲也是受益于玻璃制成的各种科学仪器(如望远镜、显微镜、棱镜)和容器的出现，物理学、天文学、化学与生物学等科学学科的发展与玻璃实验用具的应用密不可分[5]。1906年,美国制出批量生产平板玻璃机器，此后随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世[5]。

中国古代称玻璃为颇黎或者琉璃。目前所知，我国出土的玻璃制品最早属于战国时期。由《隋书》记载可知，我国直到唐代发明了人工合成玻璃的技术。在此之前，玻璃被视为奇珍异宝，是天然之物，不能人造，而玻璃制品则来自于古代的遗霜帝国(今印度的一部分)。清末，山东成为我国玻璃生产中心。此后，我国玻璃的规模逐渐扩大，生产中心增加。但直到1955年，我国才开始大批量生产光学玻璃、真空玻璃、照相玻璃、玻璃板，各种有色玻璃等等[6]。

1.2  金属玻璃(非晶合金)

金属玻璃是采用现代快速凝固冶金技术合成的，兼有一般金属和玻璃优异的力学、物理和化学性能的新型合金材料[7]。自从晶体X射线衍射现象被发现和应用以来，固态金属和合金都已被确定为结晶体。然而在快速凝固时情况有所不同。快速凝固可以抑制熔体原子长程扩散能力，使原子来不及排列成长程有序的结构就已经失去继续扩散的能力，由此保留液态时的原子排列方式，就形成了非晶体[2]。

1.2.1  制备

非晶合金常用的制备方法有：单辊急冷法(SMS法)、双辊急冷法(DMS法)、悬滴熔化提取法(PDME法)和平面流铸造法(PFC法)[8]。这些方法的基本原理相同，都是通过熔体急冷法抑制结晶的动力学过程而使熔体最终凝固成非晶材料；使用装置相似，都是以都是单辊急冷法的装置为基础，再在其上增加铜辊个数或调整各构件的形状与距离。除悬滴熔化提取法外，都是置于石英管内用感应线圈加热。基本过程都是将合金原材料熔化，再用一定方式(PDME法利用熔体重力，其他方法多用高压氩气加压)使熔体喷射到快速旋转的冷却铜辊表面。铜辊高速旋转产生的离心力将熔体甩出，从而使熔体得到足够大的冷却速度(大于临界冷却速度)，快速冷却成连续的均匀非晶合金薄带[8]。