非晶合金因其优良的性能正在引起人们的广泛关注,而寻找块体非晶合金一直是非晶研究者的一个重要课题。本文依据基于团簇的“变电子浓度线判据”,对Cu-Zr-基三元合金系进行成分设计,找到了一系列新的块体非晶合金,发现了块体非晶合金的微合金化现象,并用原子尺寸和电子浓度因素分析了这些块体非晶合金的形成。 Cu₈Zr₃相中存在Cu₈Zr₅团簇结构,它与Cu-Zr系的深共晶点Cu_0.618Zr_0.382对应。Cu_0.64Zr_0.36是Cu-Zr系具有最大玻璃形成能力的成分点。以Cu_0.618Zr_0.382和Cu_0.64Zr_0.364成分为出发,连接第三组元M,得到两条变电子浓度线,分别为(Cu_0.618Zr_0.382)_1-xM_x和(Cu_0.64Zr_0.36)_1-xM_x,其中M=Nb、Sn、Mo、si、V或Ag。采用氩弧熔炼,由铜模吸铸法制备直径3mm的合金棒。块体非晶合金的玻璃形成区及玻璃形成能力由XRD、热分析和金相来确定。结果表明,微量的Nb、Sn、Mo、Ag的添加即提高了Cu-Zr系的玻璃形成能力。其中,(Cu_0.64Zr_0.36)_0.99Nb_0.01、(Cu_0.64Zr_0.36)_0.99Sn_0.01和(Cu_0.618Zr_0.382)_0.92Ag_0.08分别具有最大的玻璃形成能力,其3mm完全非晶棒的长度分别为20、12和25mm。 Cu₈Zr₅团簇在块体非晶形成中起着决定性的作用。Nb、Sn的合金化提高了该团簇的堆积密度,从而提高了Cu-Zr系的玻璃形成能力;而V、Si的合金化则降低了该团簇的堆积密度,从而降低了其玻璃形成能力。Cu_0.64Zr_0.36成分可近似描述为(Cu_8/13Zr_5/13)_13/14Cu_1/14,即一个Cu₈Zr₅团簇和一个Cu原子连接起来。相应地,最佳非晶成分可表示为[Cu₈Zr₅型二十面体团簇成分]_13/14（连接原子或原子团）_1/14。由此,第三组元微合金化的最佳成分可近似描述为(Cu_0.643Zr_0.357)_1-uN_u。非晶合金的形成还受电子浓度的控制。除添加Ag的合金系外,各系列块体非晶合金的玻璃形成能力都随着其e/a值的增加而呈增大的趋势。虽然Mo的合金化降低了Cu₈Zr₅团簇的堆积密度,但综合考虑电子浓度因素的影响,Mo的添加依然提高了合金的玻璃形成能力。 Ag在合金化过程中一方面提高Cu₈Zr₅团簇的堆积密度,另一方面还作为连接原子,与Cu₈Zr₅团簇构成连接结构。因此,具有最大玻璃形成能力的合金落在变电子浓度线(Cu_0.618Zr_0.382)_1-xAg_x上,且Ag的添加量等于或大于8 at.%。各块体非晶成分的e/a值随Ag含量的增加都呈现单调降低的趋势,但其变化量很小（<0.002）,因此,相对而言,电子浓度是一个次要因素。