20世紀80年代，美國弗吉尼亞大學Poon研究組和日本東北大學Inoue研究組分別發(fā)現Al基合金可通過快速凝固技術形成非晶態(tài)結構。Al基非晶態(tài)合金及其部分結晶后形成的納米復合薄帶材料表現出超高的比強度（5.2 105 Nmkg-1）及良好的塑性，被認為是極具應用前景的新一代超高強度輕質合金。然而，與Pd、Mg、Zr、Fe等合金相比，Al基合金的玻璃形成能力較低，無法通過熔體澆鑄直接形成尺度大于
1 mm
的塊體材料。Al基金屬玻璃塊體材料的獲得主要依賴于粉末固結的途徑。探索具有高玻璃形成能力、可通過熔體直接澆鑄形成塊體材料的合金體系始終是人們追求的目標。
近年來，沈陽材料科學國家（聯合）實驗室王建強研究組與美國約翰霍普金斯大學
馬恩
教授合作，在科技部“973”計劃和國家自然科學基金的資助下，在Al基金屬玻璃的結構和玻璃形成能力等方面進行了多年的研究探索，最近取得了重要進展。他們在Al-TM（過渡金屬）-RE（稀土）為基礎的三元合金系中計算出兩種分別以TM和RE作為溶質中心的原子團簇結構，通過團簇致密堆垛結構的耦合進行了合金的成分設計，在Al-Ni-Co-Y-La五元合金體系中獲得了
1 mm
直徑的鋁基金屬玻璃棒材（鋁含量達86 at.%）。這是國際上首次報道通過熔體直接澆鑄制備出單一非晶相的鋁基塊體材料。通過壓縮實驗獲得了塊體材料的斷裂強度數據（比強度可達3.3 105 Nmkg-1），并觀察到了單一剪切帶控制的形變與斷裂機制。這些工作對于鋁基非晶態(tài)金屬材料的應用具有重要的推進作用。相關工作發(fā)表在《材料快報》上（見Scripta Materialia 61 (2009) 423-426）。
圖1 幾種鋁基玻璃薄帶、楔形及棒材（直徑
1mm
）的X射線衍射圖
圖2 Al86Ni7Y4.5Co1La1.5塊體金屬玻璃的壓縮工程應力-應變曲線.
插圖為形變后樣品的形貌
