以2-3种可在熔体急冷或机械研磨条件下形成非晶相的二元或三元钛基合金为基础,遴选出高钛含量的"边缘玻璃形成合金"。通过研究多组元合金化对其晶化转变动力学的影响,实现钛基非晶相结构演化的可控制。使其初晶晶化转变的产物为韧性固溶体相,且由于原子扩散速率的减缓,具有形核密度高与生长速率慢的特征。发展出一类新型钛基非晶态合金,以其作为前驱体,可由控制熔体冷却速率或后续退火处理,形成韧性的固溶体纳米颗粒弥散分布于非晶相基体上的纳米复合结构。预计这类材料将在具有高强度的同时兼有良好的韧性,为钛基非晶态合金作为轻质高强度结构材料的应用奠定基础。
机械研磨的Ti50Ni22Cu18Al4Sn6合金可实现近乎完全的非晶化,形成与熔体急冷几乎相同的单一均匀非晶相,过冷液态温度区间可达到66 K。利用这一特点,将Ti50Ni22Cu18Al4Sn6非晶态合金粉末合金加热至玻璃转变温度附近,通过等通道角挤出(ECAE)技术固结为块体材料,致密度可达到97%,但固结过程中仍析出少量TiNi纳米相。系统地研究了Ti-Ni-Al和Ti-Ni-Si三元系合金玻璃形成能力对成分的依赖关系。Ti-Ni-Al和Ti-Ni-Si三元系中最佳的玻璃形成合金分别定位于Ti54Ni32Al14和Ti57Ni35Si8,形成单一非晶相薄带的临界厚度分别为100?m和200?m。Ti-Cu-Ni三元系的玻璃形成能力明显优于Ti-Ni-Al和Ti-Ni-Si三元系。在50-57at.%Ti,34-44 at.%Cu,6-11 at.%Ni成分范围,可形成直径1mm的完全金属玻璃圆棒,最佳的玻璃形成合金定位于Ti53Cu39Ni8。由Zr部分替代Ti可进一步提高玻璃形成能力,Ti44.2Zr7.8Cu38Ni10形成金属玻璃的临界直径可达到3mm。