文 献 综 述

1.非晶合金概述

非晶态合金 (Amorphous alloy) 又称无定形合金 , 是一种具有长程无序而短程有序结构特点的合金。非晶态既可以由熔融（液态）物质在冷却过程中不发生结晶而形成。它的主要特点是：原子在三维空间呈拓扑无序状排列，不存在通常晶态合金的晶界、位错和偏析等缺陷，组成元素之间以金属键相连接并在几个晶格常数范围内保持短程有序，形成一种类似原子簇的结构。与晶态合金相比较，非晶态合金中构成合金的原子它们呈现出完全无序的混合排列状态，在空间上不呈现周期性和平移性，其结构与普通玻璃相类似，故又可称为金属玻璃 (Metallic glasses)。它是上个世纪60年代以来开发的一种新型金属材料，上个世纪70年代非晶态合金的制备技术取得较大突破，使大规模生产成为可能，亦为非晶态合金的研究和应用奠定了基础[1,2]。

2. 非晶合金的形成理论

为了使液体急冷后能得到非晶态合金，保持液体原有的杂乱的原子排序并使其不动很有必要。因此，首先要使液体迅速凝固，其次要保证原子凝固后不再移动。因为晶态是稳定状态，原子有趋向稳态排列的趋势。而原子是否容易相对移动是由其结合性是非局部各向同性还是局部各向异性决定的。结合的非局部各向同性越强，原子越容易破坏结合，即金属键越强，非局部各向同性越强，越难以形成非晶态；相反共价键越强，局部各向异性越强，越容易形成非晶态[3]。

对非晶态合金的形成过程认识需要从结构、热力学和动力学等方面全面考虑。其理论研究可以追溯到20世纪50年代，Turnbull和Cohen连续撰文阐述了玻璃形成理论，其中Turnbull的连续形核理论（CNT）在解释玻璃形成动力学和阐述玻璃转变特征方面发挥了重要作用。对于非晶合金的形成过程，我们主要从热力学及动力学两方面来观察[4]。

2.1非晶态合金形成热力学

某些成分的合金能够形成块体非晶合金态原因是什么？这首先应从热力学这一亘古不变的主题来探讨。早期的制备玻璃大都来源于自然界，但是研究学家们通过适当选择合金成分可以使制备非晶态合金冷却速度降低至1~100K/s。临界冷却速度不断的降低表明制备大尺寸非晶可以实现。

图1 Vitreloy1非晶态合金的时间-温度-相变曲线

根据热力学原理，当金属或合金熔体发生结晶时，其体系自由能变化可表示为：