简单的制备技术与廉价的使用原料成为了推动块体金属玻璃广泛推广和规模应用的必要条件。本项目基于合金化理论，通过分析工业原料中常见杂质元素对铜基块体金属玻璃形成能力的作用规律以及与合金性能的关联机制，尝试探明杂质元素在铜基块体金属玻璃制备过程中扮演的角色。以二元CuTi金属玻璃薄膜为研究对象，揭示成分变化与结构弛豫的关系，探明了Ti含量相对较高的Cu42Ti58金属玻璃薄膜具有更为松弛的结构状态，这为富铜钛兼顾塑韧性的铜基块体金属玻璃制备提供了成分的调控规律；以“多元”合金元素的思路厘清多种杂质元素同时存在对玻璃形成能力及其变形机制的作用机制，分别研究了Y、Co、Mn元素对铜基块体金属玻璃的玻璃形成能力与过冷液相区内粘度的变化规律，得到了合理控制合金元素Mn的含量，可以实现对基体玻璃形成能力的提高。以Al、Ni、Si作为合金元素添加至铜基块体金属玻璃中，研究了合金元素对基体结晶动力学的影响，揭示了Al、Ni和Si合金元素的添加并未较大地影响到金属玻璃结晶过程中的形核和长大过程，但对该过程涉及的能量势垒变化影响较大。借助于难熔金属元素Nb添加Cu基金属玻璃中构建的具有不同尺寸析出相的复合材料，提出了基于Kelvin模型对应力-时间进行拟合分析锯齿流变行为方法，与现有方法具有较高的吻合性。研究Ta元素增强Cu基金属玻璃中，建立了金属玻璃的蠕变激活体积-蠕变应力-蠕变温度的关系图，揭示了蠕变激活能受控于金属玻璃的蠕变激活体积。本项目取得的部分成果可以有效地消弱低纯粗铜原料中杂质元素对于玻璃形成能力“恶化”的负面效应。本项目的实施并对揭示块体金属玻璃的形成与关键制备技术具有重要的学术意义以及突出的新颖性和必要性。

简单的制备技术与廉价的使用原料成为了推动块体金属玻璃广泛推广和规模应用的必要条件。本项目拟用工业原料制备Cu基块体金属玻璃，系统分析工业原料中杂质元素的类别、含量与存在形式对玻璃形成能力和塑性的影响，充分利用杂质元素对玻璃形成能力与塑性的正面效应，有效改善杂质元素在其中导致的负面影响。探明工业原料制备Cu基块体金属玻璃的杂质允许范围，明确高玻璃形成能力兼顾显著塑性的Cu基块体金属玻璃的成分与结构特征，揭示工业原料制备Cu基块体金属玻璃的可行性并获得关键技术，为其广泛推广和工业生产提供可靠的理论支撑及技术指导。本项目的实施可获得低锆富铜钛兼顾高玻璃形成能力与显著塑性的低成本Cu基块体金属玻璃，并对揭示块体金属玻璃的形成与关键制备技术具有重要的学术意义以及突出的新颖性和必要性。

Al基非晶合金因其轻质、高强、耐蚀、廉价等特点在航空航天及交通运输领域展现出巨大应用潜力；然而非晶形成能力差、制备块体材料困难成为其实际应用的严重障碍。本申请引入冷喷涂技术以最大程度地减小制备材料尺寸对合金形成能力的依赖，突破Al基非晶合金大尺寸块体的制备瓶颈，为新材料的实际应用奠定基础。.研究首先以我室自主研制的AlNiY基非晶合金为基础调整和确定元素组成，雾化制备粉体喂料并检测粉体相关特性；同时模拟研究冷喷涂过程中不同状态（预热温度与飞行速度）颗粒撞击后绝热升温、塑性变形、有效结合等情况以及冷却过程对组织形成的影响；然后以模拟结果为依据，冷喷涂制备有针对性的非晶合金样品；考察颗粒的沉积、结合行为以及合金的组织结构特点；通过数值模拟并辅以组织性能分析的方法解决相关科学问题，揭示非晶合金块体的形成规律；优化和确定喷涂工艺，冷喷涂制备优质的Al基非晶合金块体并进行相关后续处理及组织性能检测。

Al基非晶合金因其轻质、高强、耐蚀、廉价等特点在航空航天及交通运输领域展现出巨大应用潜力；然而非晶形成能力差、制备块体材料困难成为其实际应用的严重障碍。本申请引入冷喷涂技术以最大程度地减小制备材料尺寸对合金形成能力的依赖，突破Al基非晶合金大尺寸块体的制备瓶颈，为新材料的实际应用奠定基础。 研究首先以我室自主研制的AlNiY基非晶合金为基础调整和确定元素组成，雾化制备粉体喂料并检测粉体相关特性；同时模拟研究冷喷涂过程中不同预热温度与飞行速度颗粒撞击后绝热升温、塑性变形、有效结合等情况以及冷却过程对组织形成的影响；然后以模拟结果为依据，冷喷涂制备有针对性的非晶合金样品；考察颗粒的沉积、结合行为以及合金的组织结构特点；通过数值模拟并辅以组织性能分析的方法解决相关科学问题，揭示非晶合金块体的形成规律；优化和确定喷涂工艺，冷喷涂制备优质的Al基非晶合金块体并进行相关后续处理及组织性能检测。 首先，完成了Al基非晶合金的成分设计；通过雾化制粉技术制备出满足冷喷涂要求的非晶合金粉体；确定了合金的熔炼工艺和雾化制粉工艺；考察了采用高纯原材料及工业级原材料制粉的可能性；对粉体非晶结构进行了确认，对粉体相关工艺特性进行了分析。其次，在沉积行为模拟方面，对于一种新型合金材料，通过现有资料与数据分析，结合对实际制备材料的相关测试，获得了建立本构方程及物理模型的必要数据，弥补了新材料数据缺乏问题；掌握了ABAQUS软件模拟、Lagrange和Euler法算法以及它们在本项目上的具体应用。第三，通过模拟和实验了解了非晶颗粒沉积行为，确定了相关冷喷涂工艺参数调控范围，制备了分散颗粒、涂层及沉积体样品，确定了制备材料的非晶组织结构，初步实现了项目目标。第四，初步测试了制备材料的硬度、结合强度、表面粗糙度、耐腐蚀性能等指标，考察了涂层形成与致密化机理。相关工作为冷喷涂非晶涂层制备及该技术的实际应用打下基础。