材料学课程论文：Al基金属玻璃的研究
《2024年Al-Si-Mg三元近共晶合金定向凝固组织与形成》范文
《Al-Si-Mg三元近共晶合金定向凝固组织与形成》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，金属材料在各种工程应用中发挥着越来越重要的作用。
其中，Al-Si-Mg三元近共晶合金因其优异的物理性能和机械性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造和电子工业等领域。
本文将重点研究Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固组织及其形成的高质量特性。
二、Al-Si-Mg三元近共晶合金的概述Al-Si-Mg三元近共晶合金是一种由铝、硅和镁元素组成的合金。
其独特的成分比例和相结构使得该合金具有优异的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能。
此外，该合金的制备工艺简单，成本低廉，具有广泛的应用前景。
三、定向凝固组织的形成过程在Al-Si-Mg三元近共晶合金的制备过程中，通过定向凝固技术，可以得到具有特殊组织和性能的材料。
该技术利用物理或化学方法使熔融金属按照一定的方向和速度进行冷却和结晶，从而形成具有特定结构和性能的合金。
在定向凝固过程中，由于各元素的成分差异和相互作用的复杂性，会形成多种相结构。
这些相结构在不同的温度和成分条件下具有不同的生长形态和空间分布，从而影响合金的整体性能。
因此，掌握定向凝固过程中相的形成和演变规律，对于优化合金的组织结构和性能具有重要意义。
四、高质量的定向凝固组织特性Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固组织具有以下高质量特性：1. 良好的结晶性：通过定向凝固技术，可以获得晶粒尺寸均匀、排列紧密的结晶组织，从而提高合金的力学性能和耐腐蚀性能。
2. 优异的力学性能：由于各元素的相互作用和相结构的优化，使得合金具有较高的强度、硬度和韧性，满足各种工程应用的需求。
3. 良好的耐腐蚀性能：Al-Si-Mg三元近共晶合金在特定的环境下具有较好的耐腐蚀性能，能够抵抗化学物质的侵蚀和氧化。
4. 稳定的热稳定性：定向凝固组织的热稳定性较高，能够在高温环境下保持稳定的性能，满足航空航天等领域的特殊要求。
五、结论通过对Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固组织的研究，可以更好地了解其形成过程和组织结构与性能的关系。
非晶态金属玻璃的制备与性能研究
非晶态金属玻璃的制备与性能研究一、引言非晶态金属玻璃是一类新型材料，它具有高硬度、高强度、耐磨损、高韧性、优异的导电性和磁性等特点，在金属材料和非晶态材料之间具有独特的性质。
由于其材料性质的优异特点，非晶态金属玻璃得到了广泛的应用。
本文将详细介绍非晶态金属玻璃的制备与性能研究。
二、非晶态金属玻璃的制备1. 熔铸法熔铸法是最常见的制备非晶态金属玻璃的方法。
该方法是先将所需金属放入石英坩埚中，然后加热至金属熔化，最后快速冷却。
由于非晶态金属玻璃的制备需要快速冷却，石英坩埚可以提供高温和快速冷却的环境，所以熔铸法是非晶态金属玻璃制备的理想方法。
不过熔铸法制备非晶态金属玻璃需要专业的实验室设备和经验丰富的技术人员。
2. 溅射法溅射法是一种将固体材料制成薄膜的方法，也可以用来制备非晶态金属玻璃。
该方法是将所需金属放到离子源中，让离子源中的离子化金属与辅助气体发生反应，反应产物降落在基板上形成薄膜。
溅射法在制备非晶态金属玻璃时需要控制离子源中金属原子的离子化能力和基板的温度等参数，才能制备出合适的非晶态金属玻璃薄膜。
3. 快速凝固法快速凝固法是一种将液态金属迅速凝固成固态的技术，也可以用于制备非晶态金属玻璃。
该方法是将液态金属喷洒在高转速的转轮上，通过惯性力和表面张力使其成为薄片形式而迅速冷却。
快速凝固法制备非晶态金属玻璃的关键在于控制转轮的转速和液态金属的喷洒条件，这可以影响非晶态金属玻璃的制备效果和性能。
三、非晶态金属玻璃的性能研究1. 耐腐蚀性非晶态金属玻璃的耐腐蚀性表现出色，在许多腐蚀介质下不仅耐蚀而且还十分稳定。
这种性质使得非晶态金属玻璃在领域中被广泛应用，比如化学、配电、航空等领域。
2. 金属和非晶态材料的双重性质非晶态金属玻璃同时具有金属和非晶态材料的双重性质。
它既有像金属一样的高导电性和高磁导率，又有非晶态材料的热稳定性和耐磨损性。
3. 优异的磁性非晶态金属玻璃具有相对较高的饱和磁通量密度和低的磁滞损耗，使其应用于磁电转换、电动车辆和磁储存等领域具有重要的意义。
金属玻璃是什么材料
金属玻璃是什么材料金属玻璃是一种特殊的材料，它具有金属的导电性和玻璃的非晶性结构。
金属玻璃最早由日本学者于1959年发现，其独特的性质使其在各种领域得到广泛应用。
那么，金属玻璃究竟是什么材料呢？接下来，我们将从其结构、性质和应用等方面进行介绍。
首先，我们来看金属玻璃的结构。
金属玻璃的结构是非晶的，也就是说，它的原子排列是无序的，而不像普通金属那样具有规则的晶体结构。
这种非晶结构使得金属玻璃具有很高的硬度和强度，同时也具有较好的弹性和韧性。
这种特殊的结构也使得金属玻璃具有优异的磁性和导电性能，因此在电子、通讯等领域有着广泛的应用。
其次，我们来谈谈金属玻璃的性质。
金属玻璃具有很高的玻璃化转变温度，这意味着在室温下它是固态的，而在较高温度下可以变成液态。
这种性质使得金属玻璃在制备过程中需要非常快的冷却速度，以避免形成晶体结构。
此外，金属玻璃还具有很好的耐腐蚀性和抗磨损性，这使得它在制造高性能零部件和工具方面有着独特的优势。
最后，我们来探讨一下金属玻璃的应用。
由于金属玻璃具有优异的性能，它被广泛应用于各种领域。
在电子行业，金属玻璃被用于制造高性能的电子元件和导线；在航空航天领域，金属玻璃被用于制造高强度和耐磨损的零部件；在医疗器械领域，金属玻璃被用于制造高精度的手术工具等。
可以说，金属玻璃在现代工业中发挥着重要的作用，其应用前景十分广阔。
综上所述，金属玻璃是一种具有特殊结构和优异性能的材料，它的发现和应用为人类的科技进步和生活带来了巨大的便利。
随着科学技术的不断发展，相信金属玻璃在未来会有更广泛的应用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
金属玻璃的结构特点及其对力学行为的影响
金属玻璃的结构特点及其对力学行为的影响金属玻璃，亦名非晶态合金、玻璃态合金，不仅集金属和玻璃的优点于一身，还克服了它们各自的弊病[1]。
该类材料是将熔融的母材以＞106℃/s的速度急速冷却而成，其原子在凝固过程中的排列来不及有序化，故形成了长程无序的非晶状态，与通常情况中具有周期性和对称性原子排布的金属晶体材料不同，因而称之为“非晶合金”[2]。
又由于这种原子排列与玻璃等传统非晶材料类似，所以也叫“金属玻璃”。
其强度高于钢，硬度超过高硬度工具钢，且具有一定的韧性和刚性。
因此人们赞誉其为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”[1]。
1962年[3]，杜韦兹发明了快速凝固技术，从Au-Si合金熔体中首次制备出了非晶合金，非晶概念才开始与固态金属与合金联系在一起。
今天，随着更多金属玻璃及其独特性能的发现，此类物质已然成为了一种重要的功能材料[1]。
那么，非晶态合金的微观结构究竟是什么样，使其能有如此特殊的性能？这些结构上的特点又是如何影响其力学性能和力学行为的呢？下面本文就来回答这些问题。
金属玻璃的微观结构介于有序和无序之间：原子在三维空间排列没有规律性，这种特点称为远程无序；然而，局部区域可能存在规则排列，这类现象叫做近程有序。
在短程有序区域中，质点排布与晶体相似，但此类区域是高度分散的。
实际上，非晶合金的原子排列近似于液体，但它与液体又有不同：一方面，液体中原子极易滑动，粘滞系数很小，而金属玻璃中原子无法滑动，粘滞系数约为液体的1014倍，具有相当大的刚性与固定形状；另一方面，液体中质点随机排列，除局部结构起伏外，几乎是一团乱麻，而非晶合金中原子排布虽也无序，但并非完全混乱，而是破坏了长程有序的周期性和平移对称性，形成了一种有缺陷的、不完整的有序，即最近邻或局域近程有序（在小于几个原子间距的区域内保持位形和组分的某些有序特征，而在这些区域外便不存在长程有序的点阵排布了。
通常情况下，金属玻璃的短程有序区＜1.5nm，即不超过4～5个原子间距[2]。
金属玻璃的制备与研究
金属玻璃的制备与研究金属玻璃是金属与非晶体结构的材料，具有良好的物理、化学性能和宽阔的制备领域，因而在多种领域中得到广泛应用。
本文将探讨金属玻璃的制备方法、研究进展以及其在各方面的应用。
一、制备方法金属玻璃的制备方法主要有快速凝固法、溅射法和熔体淬冷法。
1. 快速凝固法快速凝固法是将金属溶液放在高温的转鼓中，然后将其迅速冷却，使其不断凝固而形成非晶态固体。
该方法制备的金属玻璃可以控制形状和成分。
2. 溅射法溅射法是在金属靶材表面喷上想要制成的金属，利用靶材自身的能量使其游离出来形成非晶化玻璃。
该方法制备出的金属玻璃具有良好的薄膜性质，可用于制造涂层材料。
3. 熔体淬冷法熔体淬冷法是在高温状态下将金属熔融，将其快速冷却，使其不断凝固形成非晶态材料。
该方法制备出的金属玻璃具有优良的韧性和强度，可广泛应用于工业生产。
二、研究进展金属玻璃的研究起源于1960年代，自那时以来，关于金属玻璃的研究已经蓬勃发展。
随着科技的不断进步，研究者们不断地探索金属玻璃的新领域和新应用，时间和空间范围也在不断扩展。
1. 金属玻璃的结构金属玻璃的结构主要有两种：许多金属元素会形成一种原子堆积紧密的三维几何结构，成为类似晶态金属的粘贴结构；而其他金属，则会形成类似非晶态金属渐近结构的层状堆垛结构。
研究者们正在探究金属玻璃的这些结构，以及不同结构之间的联系和转化。
2. 金属玻璃的性能金属玻璃的性能一直是研究者们关注的重点。
研究表明，金属玻璃具有优异的力学性能、导电性和腐蚀抗性。
此外，它还具有许多特殊的物理和化学性质，如良好的储氢性能和高储能密度等。
3. 金属玻璃的应用金属玻璃由于具有高硬度、高韧性、优异的导电性和腐蚀抗性等特殊性质，因此在各个领域均有广泛应用，包括但不限于以下几个方面：（1）储氢材料金属玻璃具有良好的储氢性能，因此可作为储氢材料应用于氢气燃料电池等领域。
（2）电子元件金属玻璃具有高导电性，因此被广泛应用于电子元件的制造及电路板的制造。
《Al-Si-Mg三元近共晶合金定向凝固组织与形成》范文
《Al-Si-Mg三元近共晶合金定向凝固组织与形成》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，轻质合金材料在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，Al-Si-Mg三元近共晶合金以其优良的物理性能和机械性能，在汽车、航空航天、电子封装等领域具有重要地位。
本文将重点研究Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固组织及其形成的高质量特征，探讨其内在机理和应用前景。
二、Al-Si-Mg三元近共晶合金的基本特性Al-Si-Mg三元近共晶合金主要由铝、硅和镁等元素组成，其近共晶成分的微观组织主要由初生相、共晶相和少量其他杂质相组成。
这种合金具有优良的铸造性能、热稳定性和抗腐蚀性，同时具有较高的强度和良好的延展性。
三、定向凝固组织的形成过程定向凝固是一种通过控制合金的冷却速度和温度梯度，使合金在凝固过程中按照一定的方向生长的技术。
在Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固过程中，由于温度梯度和冷却速度的控制，合金中的各组分元素将按照一定的顺序和方向进行结晶，形成具有特定形态和结构的凝固组织。
四、定向凝固组织的形态与结构Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固组织主要由初生相、共晶相和其他杂质相组成。
初生相通常为铝基固溶体或铝硅化合物，具有特定的晶体形态和取向。
共晶相则是由铝、硅和镁元素共同形成的复杂化合物，具有特定的相结构和相分布。
这些相在定向凝固过程中按照一定的方向生长，形成了具有特定形态和结构的凝固组织。
五、高质量的形成与特性通过定向凝固技术，Al-Si-Mg三元近共晶合金可以形成高质量的组织结构。
这种高质量的组织结构具有优异的力学性能、热稳定性和抗腐蚀性。
首先，其高强度和高硬度使其在承受重载和冲击时具有良好的表现。
其次，其优异的热稳定性使其在高温环境下仍能保持较好的性能。
此外，其良好的抗腐蚀性使其在恶劣的环境中具有较长的使用寿命。
六、应用前景Al-Si-Mg三元近共晶合金的定向凝固组织和高质量特性使其在众多领域具有广泛的应用前景。
关于铝的发现过程与实际应用的研究论文（5篇模版）
关于铝的发现过程与实际应用的研究论文（5篇模版）第一篇：关于铝的发现过程与实际应用的研究论文关于铝的发现过程及实际应用的研究12300290001 陈弘翰一、摘要铝是生活中常见的一种金属，它经历了复杂而艰难的1000多年的发现历史，它的独特性质使其及其合金、化合物在生活中有广泛的用途，在应用它的同时，我们同时需要对其进行全面了解，作为一种中度毒性和具有慢性毒性的物质，人们需要了解其毒性和危险性，从而能扬长避短，实现对其利用和开发的最大化。
二、关键词铝，人类，应用，发现史三、正文 1.铝的基本性质铝，英文名称为Aluminum或Aluminium，元素序号为13，是元素周期表中第3周期第ⅢA族，相对原子质量为26.98，原子体积为10.0cm3/mol，密度为2.702g/cm3，熔点为660℃，沸点为2327℃，燃点为550℃热导率为：237W/(m·K)，比热容为880J/(kg·K)。
其主要价态为+3、0，核外电子排布为2、8、3，最高价氧化物为Al2O3。
铝元素在太阳中的含量为60ppm，元素在海水中的含量（太平洋表面）为0.00013ppm，地壳中含量为82000ppm。
铝的外形为银白色，属于轻金属，有一定延性和展性。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。
铝只有27Al一种能长期稳定存在的同位素。
2.铝的发现史古代，人们曾用一种称为明矾（alumien意思是结合）的矿物作染色固定剂。
有国家生产明矾的年代可追溯到八至九世纪。
而来到中世纪，在欧洲有许多生产明矾的作坊，此时人们已经在不知不觉地在生活中应用铝的化合物，此时可以视为铝为人使用的开端。
历史学家Paracelsus（帕拉塞斯）在铝的发展史上写下了新的一页。
他研究了明矾（硫酸铝），证实它们是“某种矾土盐”。
这种矾土盐的一种成分是当时还不知道的一种金属氧化物，后来将其称为氧化铝。
754年，德国化学家Margrave（马格拉夫）最终分离出了“矾土”，它正是Paracelsus提到过的那种物质。
材料科学中的金属玻璃制备技术
材料科学中的金属玻璃制备技术金属玻璃是一种没有晶体结构而具有玻璃形态的金属材料。
它的制备过程是将金属熔融后迅速冷却至玻璃转变温度以下。
因此，金属玻璃具有比普通金属更高的硬度、强度和耐腐蚀性，同时具有玻璃的特性，例如高的玻璃转变温度和松散的玻璃结构。
这些特性赋予了金属玻璃广泛的应用前景，例如在材料、工程、电子和生物医学等领域。
金属玻璃的制备技术包括熔体淬冷、气相沉积、射频磁控溅射、离子束沉积等多种方法。
其中，熔体淬冷是最常用的方法，也是最早制备金属玻璃的方法之一。
这种方法将金属或金属合金在高温的熔体状态下迅速冷却至玻璃转变温度以下，从而形成金属玻璃。
熔体淬冷方法的优点是制备工艺简单、成本低廉，但同时也存在着制备厚度限制和制备大规模金属玻璃难度较大等问题。
近年来，气相沉积等非熔体淬冷制备方法也逐渐引起了人们的关注。
气相沉积方法以无极高能粒子束促进金属表面原子间的结合形成金属玻璃。
其优点是制备厚度不受限制，可以制备出纳米尺度的金属玻璃。
但由于制备过程需在高真空条件下进行，制备过程复杂，工艺难度较大。
另外，激光快速凝固技术在金属玻璃的制备中也取得了一定的进展。
该技术利用激光束对金属进行高能密度瞬时加热，以实现金属的快速冷却。
激光快速凝固技术可以制备出具有亚微米尺度孔隙的金属玻璃，并可以通过控制激光束参数制备出不同形状和尺寸的金属玻璃。
但是该技术需要高能的激光，设备成本较高，制备过程也较为复杂。
总之，金属玻璃是一种新型材料，具有广泛的应用前景。
目前，熔体淬冷、气相沉积、激光快速凝固等多种方法被用于金属玻璃的制备。
这些方法各有优点和缺点，需要针对特定应用进行选择。
随着制备技术的不断发展，金属玻璃的应用前景将会更加广泛。
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本科课程论文题目Al基金属玻璃的研究发展院（系）专业课程学生姓名学号指导教师二○一二年十月摘要：铝基非晶态合金及其非晶相复合材料均具有优异的特性,是一种具有广阔应用前景的新型结构材料。
Al基非晶态合金的发展历程、玻璃形成能力、Al基金属玻璃的制备方法、研究现状、发展动向在本文中将分别介绍。
关键词：Al基金属玻璃形成能力制备展望0 引言自美国弗吉尼亚大学Poon研究组和日本东北大学Inoue研究组分别发现Al基合金可通过快速凝固技术形成非晶态结构[1]。
Al基非晶态合金及其部分结晶后形成的纳米复合薄带材料表现出超高的比强度（5.2×105Nmkg-1）及良好的塑性，被认为是极具应用前景的新一代超高强度轻质合金。
然而，与Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力较低，很难通过熔体浇铸直接形成尺度大于1mm的块体材料。
Al基金属玻璃块体材料的获得主要依赖于粉末固结的途径。
探索具有高玻璃形成能力、可通过熔体直接浇铸形成块体材料的合金体系始终是人们追求的目标。
1 发展历程历史上有关非晶合金研究的最早报道 ,是在1934年 Kramer利用蒸发沉积法发现了附着在玻璃冷基底上的非晶态金属薄膜[2]。
1960 年 ,Duwez 等人采用液态金属快速冷却的方法 ,从工艺上突破了制备非晶态金属和合金的关键，引起了金属材料发展史上的一场革命[3]。
1965 年,Predecki，Giessen等人首次通过熔体急冷的方法得到铝基非晶合金(Al—Si)。
1981年 Inoue 等人开发出含铝量较高的TM(过渡金属)-Al-B 系列非晶合金[4].1984 年Shechman 等人在快凝Al—Mn 合金中发现具有五重对称的二十面体准晶相( Icosahedral quasicrystals phase) 。
此后 ,相继在多种铝与其它过渡金属(Fe ,Cr ,Ni)的快凝合金中发现准晶相[5]。
1988 年 Y. He[6]和 A.Inoue 等人分别独立地制备了含铝量高达90%(原子分数)的轻质高强 Al- TM- Re (TM = 过渡金属 ,RE=稀土元素)非晶合金。
1990 年Inoue等人利用快凝技术得到新型的具有纳米铝晶体或纳米准晶颗粒均匀分布在非晶基体上的快凝铝基合金 ,其强度和韧性均超过了相应的铝基非晶合金。
以上的发现促进了人们对铝合金的认识,引起了材料科学界的重视[7]。
近年来，沈阳材料科学国家（联合）实验室王建强研究组与美国约翰霍普金斯大学马恩教授合作。
他们在Al-Tm（过渡金属）-RE（稀土）为基础的三元合金系中计算出两种分别以TM和RE作为溶质中心的原子团簇结构，通过团簇致密堆垛结构的耦合进行了合金的成分设计，在Al-Ni-Co-Y-La五元合金体系中获得了1mm直径的铝基金属玻璃棒材（铝含量达86at%）。
这是国际上首次报道通过熔体直接浇铸制备出单一非晶相的铝基块体材料[8]。
2 铝基非晶合金的制备方法[9]目前制备铝基非晶合金主要采用急冷法和机械合金化法。
急冷法即快速凝固法 ,现在常用的有三种:单辊旋转快凝法、气体雾化法、表面熔化及强化法。
2.1 单辊旋转快凝法该法简称 MS 法,是人们最初制备玻璃合金就使用的方法,一般是通过感应加热使得石英管中的母合金融化,然后喷射到一定转速的水冷铜质单辊上,实现快速凝固的目的,得到非晶或非晶基体加纳米晶的薄带。
该方法使用方便,冷却速度大,容易获得非晶,可进行连续生产。
在非晶合金的研究过程中,几乎每一种成分合金的非晶化都是从 MS 法开始的。
其最大的优点是能够控制单辊的转速来获得不同厚度或不同组织的薄带。
2003年7月王胜海等人报道利用该工艺制备出了厚度为 140um 的Al-Ni-La-Ce-Pr-Nd的超厚非晶条带[10]。
2.2 气体雾化法该方法通过高速气体流冲击金属液流使其分散为微小液滴,从而实现快速凝固。
通常的气体雾化法冷却速度可达 102～104 KPs,采用超声速气流可明显改善粉末的尺寸分布 ,进一步提高冷却速度。
另外,冷却介质是该工艺中制约非晶铝合金生产的一个主要因素。
由于氦气的传热速度快 ,采用氦气作为射流介质,冷速比用氩气大数倍 ,但成本较高;应用氦气作为冷却介质也可以实现合金非晶化。
为了进一步提高冷却速度,采用多级雾化的方式制备非晶合金。
雾化法的生产效率高且合金粉末呈球形,有利于后续的成型工艺消除颗粒的原始边界,适用于工业化生产。
但与 MS 法相比,其冷却速度较低,需严格控制合金成分。
2.3 表面熔化及强化法使铝合金表面非晶化对于只要求表面具有高耐磨、耐蚀性的材料,只需处理表面得到一强化层即可满足要求。
利用铝合金材料导热率大的特点 ,可在表面获得具有优异性能的非晶层 ,以满足产品的某一特殊需要。
此方法包括激光、电子束表面熔化处理、激光及电子束表面合金化、激光表面涂覆、激光表面沉积和摩擦上釉等。
这些工艺简单可靠,成本低,是一种具有开发前途的新领域。
2.4 机械合金化法[11]近年来 ,大量的研究表明,机械合金化法(MA)是制备传统非晶态合金的有效方法。
该方法具有设备简单、易工业化 ,合金成分范围相对较宽等优点 ,而且粉末易于成型。
机械合金化可使固态粉末直接转化为非晶相 ,对于有些采用 MS 法无法达到非晶化的合金(如Al80Fe20) ,在球磨108 h 后也实现了非晶化。
这样就扩大了铝合金非晶化的成分范围。
其缺点是合金化所需时间较长 ,因而生产效率较低。
目前采用机械合金化法制备铝基非晶合金已经引起了广泛的重视。
3 玻璃形成能力及热稳定性[12]Al2RE二元、Al2RE2TM三元合金体系可形成非晶态合金,其中 RE是指稀土元素 ,TM为过渡族金属元素(如 Fe、Co、Ni、Cu等) ,Al的含量在80at%以上。
RE和TM元素的熔点远均高于Al的熔点,Al2Re二元系和 Al2RE2TM三元系合金所构成的相图靠近Al元素一侧的共晶点。
Al含量一般在95 %左右,都是非对称的共晶相图 ,快速凝固的伪共晶区偏向溶质元素RE和TM侧。
在 Al 基非晶态合金中，玻璃形成能力较强的合金成分不在共晶点 ,而是在快速凝固的伪共晶成分区,玻璃形成能力较好的合金成分范围是典型的靠近共晶点而又偏离共晶点,这与 La 基非晶态合金的玻璃形成能力规律类似。
Al2RE二元系和Al2RE2TM三元系合金,其相图都不具备深共晶(Deep eutectic)的条件,因此玻璃形成能力有限,目前还不能使用直接熔体冷却法制备块体非晶态合金。
对于铝基非晶态合金玻璃形成能力的理解 ,一般认为,非晶态合金的热稳定性越高其玻璃形成能力也越好;如果合金具有宽的过冷液相区 ,即Trg = Tg / Tx 较大,合金的玻璃形成能力也就较好。
Al2Ni2Y三元体系中玻璃形成能力最好的合金成分为Al88Ni4Y8,其临界非晶条带厚度可达200μm,比Inoue报道的Al85Ni5Y10提高近1倍,Al88Ni4Y8合金晶化前未发生玻璃转变,其晶化起始温度较 Al85Ni5 Y10合金低近100℃。
因此 ,铝基非晶态合金的玻璃形成能力与其晶化过程中是否发生玻璃转变和晶化温度的高低无直接关系。
在Al2Y2Co三元体系也得到了类似的结果 ,表明 Trg准则不适用于判断Al基非晶态合金的玻璃形成能力,这也是铝基非晶态合金不同于其他体系的特性,即玻璃形成能力与热稳定性、玻璃转变无关 ,Trg准则不适用于铝基非晶态合金[13]。
另外一种提高样品尺寸的方法是改进制备工艺。
严格意义上讲,玻璃形成能力是合金本身固有的性质,改变制备工艺只提高样品尺寸,并不提高合金的玻璃形成能力。
美国 Miracle 研究组在研究 Al2La2Ni三元体系时,优化制备工艺,采用直接冷却法制备楔形样品,可制备500μm 以上的非晶样品。
杨海等在 Al2Ni2Mm 三元体系同样可获得厚度为400μm 的完全非晶态样品。
粉末挤压法、等通道挤压法制备铝基金属玻璃也取得了一些进展,但迄今仍无法采用粉末冶金技术获得与条带样品性能相当的块体样品。
4 研究现状及发展动向虽然全球都认识到金属玻璃作为结构材料和复合材料大规模运用的种种优点，但目前影响其大面积推广应用的主要因素在于缺乏金属玻璃大型块状材料。
但对铝基非晶态合金的拉伸性能的研究,由于其块体试样难于制备,测试手段有限, 各种试验数据差异很大。
铝基非晶态合金的制备与成形是其工程应用的难点。
一旦其取得突破,将给结构材料带来革命性的变化。
鉴于此完善并发展金属玻璃理论和判断,以进一步加深对Al基合金系的玻璃结构形成特性认识。
主要途经有：（1）积累Al基非晶的热力学和动力学数据，利用计算相图预测成形范围（2）将原子尺寸和化学作用结合认识Al基非晶特性，可从电子结构角度提出相关判据（3）研究Al基非晶的拓扑结构信息并结合计算机模拟，提出性的结构模型。
（4）借助现在有的无机材料理论基础以及其他非晶金属研究基础，找出关联深入研究发展。
随着航天航空、运输工具轻型化的迅速发展及节能降耗的需要，对高强度低密度材料的需求越来越迫切，铝基非晶和纳米晶体弥散分布的非晶合金强度可达到或超过钢材的强度，密度却不到钢材的40％，在600K以下具有很好的高温强度，能满足多种航空结构件的需要，可取代传统的价格昂贵的钛合金。
此外，由于高密度的不完整性，非晶合金和纳米晶体比普通的晶体材料更有活性，其催化活度比较稳定，比同成分的晶态合金高1～2个数量级，因而该类材料可作为石油、化工等领域的加氢、脱氢催化剂。
由此可见，铝基金属玻璃是一种颇具开发应用潜力的新型材料，其制备及相关性质的研究是目前极具魅力的新兴研究领域。
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