鋁基非晶合金以其高的比強度和優(you) 異的耐腐蝕性能而備受關(guan) 注，在航空、航天等領域中輕質構件材料應用極具發展前景。然而，鋁基非晶合金體(ti) 係低的玻璃形成能力是製約其工程化應用的瓶頸。

　　金屬所沈陽材料科學國家（聯合）實驗室非平衡金屬材料研究部王建強研究員課題組與(yu) 美國約翰霍普金斯大學馬恩教授合作，在Al基金屬玻璃的結構及玻璃形成能力等方麵進行了多年的研究探索。在Al-TM（過渡金屬）-RE（稀土）為(wei) 基礎的三元合金係中，分別以TM和RE作為(wei) 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(ti) 係中獲得了1mm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(ti) 直接澆鑄製備出單一非晶相的鋁基塊體(ti) 材料，引起了國內(nei) 外研究人員的廣泛關(guan) 注（迄今引用超過150次）。在此基礎上，近來從(cong) 成分設計與(yu) 製備工藝兩(liang) 個(ge) 方麵著手,進一步提升其玻璃形成能力。

　　理解微合金元素對形成能力的影響機理，有助於(yu) 設計並優(you) 化合金成分。Al-TM-RE非晶合金玻璃形成能力對微組元添加非常敏感，然而其作用機理不清。他們(men) 從(cong) 電子結構層次研究其影響，一方麵，通過Al原子和TM原子之間電子軌道雜化效應，微量添加TM（例如Co）可以改變費米麵的直徑；另一方麵，調節Al原子和RE原子之間靜態結構，添加微量RE（例如La）原子能夠改變偽(wei) 布裏淵區的大小。當二者相互作用即金屬玻璃結構中的費米麵和偽(wei) 布裏淵區相切時（2KF=KP），費米麵處的電子態密度最低，整體(ti) 金屬玻璃結構最穩定，此時的非晶形成能力最強。由此設計出迄今最優(you) 的玻璃形成能力合金成分，即Al₈₆Ni_6.75Co_2.25Y_3.25La_1.75，模鑄可獲得直徑為(wei) 1.5mm的完全非晶結構棒材（見Acta Mater, 108 (2016) 143-151）。

　　以上研究工作得到了國家自然科學基金重點項目與(yu) 科技部重點研發項目的資助與(yu) 支持。