随着微电子机械技术、生物科学和信息技术的发展,需要越来越多的微型器件。这些微型器件不仅在尺寸上要求严格,更重要的是要求组成零件具有很好的机械性能。使用常规晶体金属材料和传统加工工艺,难以同时达到高强度、耐蚀和耐磨等要求。块体金属玻璃被称为是独一无二的金属,因为这种机械性能优异的金属材料能够像玻璃和塑料一样加工成型。对Zr基、Pt基等块体金属玻璃超塑性研究发现,具有大过冷液相区间的金属玻璃具备过冷区间微纳米成型能力,这归因于原子尺寸量级的各向同性结构,微小残余应力和微收缩性能。但是,目前对具备超高力学强度的Co基块体金属玻璃超塑性的研究鲜有报道。这是因为很少有Co基块体金属玻璃同时具有超大过冷液相区和较强的非晶形成能力。　　 本文以CoNbB金属玻璃为基础,开发了同时具有超大过冷液相区和较强的非晶形成能力的CoFeNbMB(M=Er、Tb、Dy和Y等)系块体金属玻璃。该合金系还表现出超大的过冷液相区宽度,最大值为130 K;较强的非晶形成能力,最大临界尺寸为4 mm。通过各组元对合金系非晶形成能力和热稳定性影响的研究发现,合金成分对过冷液相区宽度影响显著。对CoFeNbMB系块体金属玻璃的基本性能做了详细的分析。它的基本性能包括高玻璃转变温度、宽过冷液相区、超高强度和硬度、较大的脆性值、强过冷区间超塑性变形能力、优异的软磁性能和较好的耐腐蚀性。以(Co0.5Fe0.5)62Nb6Dy2a30块体金属玻璃为例:玻璃转变温度为898 K,超宽的过冷液相区△T=130 K,压缩断裂强度也达到了4750Mpa,维氏硬度值为1237,较大的脆性值m=48,较小的矫顽力、高的有效磁导率和较好的耐腐蚀性能。通过比较典型块体金属玻璃合金,(Co0.5Fe0.5])62Nb6Dy2830是同时具超高强度和超宽过冷液相区的合金。简单的过冷区间热压印实验证实该金属玻璃在微米量级有很强的超塑性成型能力。优异的机械性能和过冷液相区超塑性,使得该合金在微型器件领域具有潜在应用前景。　　 通过对CoFeNbMB系块体金属玻璃的晶化行为研究,分析了超大过冷液相区的形成机制。研究发现,稀土元素的添加和合金组元含量的优化有效抑制了初晶相(Co,Fe,Nb)2386相的析出,推高了晶化温度,使得CoFeNbMB系金属玻璃的晶化类型由初晶型晶化转变为共晶型晶化。相应的,初始晶化激活能得到了大幅提高。对等温退火微区成分分析发现,CoFeNbMB系块体金属玻璃在晶化过程中有富Nb区域形成,与非晶基体不同的元素富集区域形成有助于提高过冷液体的热稳定性。探讨了CoFeNbMB系块体金属玻璃大过冷液相区形成的机制。　　 开发了具有优异软磁性能、力学性能和强非晶形成能力的CoFeBSiNb系块体金属玻璃。Co基金属玻璃在所有的非晶合金中具有最高的磁导率和最低的矫顽力,但是稀土元素的添加一定程度上恶化了材料的软磁性能。鉴于此,本文还以CoFeBNb金属玻璃为基础,通过利用Si元素部分替换B元素,并优化各组元含量得到了临界尺寸达到5 mm的C046Fe19.5822.5Si5.5Nb5.5块体金属玻璃。这在有报道的铁磁性Co基块体金属玻璃中是最大临界尺寸。强非晶形成能力使得金属玻璃的成分和结构更加均匀,提高了合金的软磁性能。Co46Fe19.5822.sSi5.5Nb5.5金属玻璃的矫顽力为1.34 A/m,1 kHz的有效磁导率为30600,100 kHz条件下也达到了13100。同时,还具有超高的压缩断裂强度和硬度。这种兼具强非晶形成能力、优异的软磁性能和很好的频率响应性能的CoFeBSiNb系块体金属玻璃材料,在磁功能材料领域具备开发前景。