中文摘要：

大块非晶材料因其具有独特的结构和优异的性能，近年来受到材料科学家的广泛关注。然而，阻止大块非晶材料的工程应用的瓶颈是室温脆性和难以加工性。通过引入第二相以形成大块非晶基复合材料是解决室温脆性的有效方法，而利用大块非晶在过冷液态区中的粘滞流变实现超塑性形变是解决大块非晶材料成型的新途径。本项目选择强非晶形成体系Zr-Ni-Cu-Al为基本体系，通过添加难熔金属Nb（或Hf）原位合成以Nb（或Hf）固溶体为第二相的大块非晶基复合材料，然后以含不同体积分数第二相的大块非晶基复合材料为对象，研究其在过冷液态区中的超塑性形变以及形变对结构和性能的影响；建立温度、应变率和第二相体积份数与应变量和应变敏感指数的对应关系，揭示第二相对形变的影响。此外，本项目借用有限元分析方法，模拟并计算材料在过冷液态区的形变过程中应力场和应变场的分布，从理论上深入认识大块非晶基复合材料在过冷液态区中的形变机理。

结论摘要：

通过在强非晶形成体系ZrCUNiAl中添加难熔元素Ta原位合成了含晶态第二相的块体非晶基复合材料。以（Zr75Cu25）74.5 Ta8Al7.5Ni10为对象，利用DSC系统地研究了非晶基复合材料的晶化动力学，发现非晶基复合材料在等温条件下晶化过程中经历了三个不同阶段，对应两种不同的转变机制。在Instron力学试验机上系统地研究了该块状非晶基复合材料在过冷液态区的压缩变形行为与应变速率的依赖关系。发现同单相块体非晶合金一样，非晶基复合材料在过冷液态区内的形变行为强烈依赖于应变速率。在低的应变率下， 变形符合牛顿流变，但在高应变率下，变形转变为非牛顿流变，并在应力－应变曲线上伴随有应力突变（stress overshoot）。其流变机制可以用基于自由体积模型的过渡态理论（transition state theory）解释。研究发现非晶基复合材料具有比单相非晶合金具有更大的活化体积和较低的流变应力，这是由于第二相与非晶基体界面上存在大量的结构缺陷所引起的。对变形后的非晶基复合材料的结构和性能的研究表明，高应变率下的形变可引起非晶结构的有序化和硬度降低，这归因于形变诱导自由体积的增加。