题目：相似原子对块体非晶合金玻璃形成能力的影响

本论文的主要内容是发现了“相似原子替代能够提高合金的玻璃形成能力”的现象，并通过实验和理论分析揭示了这一现象的普遍性及机理。首先，我们利用多种快速凝固技术结合结构、热分析等研究手段，详细评估了相似原子La和Ce的引入对于替代前后的三元La-Al-Co和Ce-Al-Co合金和对应成分的伪三元(La-Ce)-Al-Co合金的玻璃形成能力、玻璃形成区域、结晶化行为和结构变化的影响。发现通过对合金中相似原子La和Ce的相互替代，可以获得高玻璃形成能力的合金组分(La0.7Ce0.3)65Al10Co25，其对应的临界直径可达25 mm。而对于三元La-Al-Co和Ce-Al-Co合金系，其最高玻璃形成能力点的临界直径均小于等于6 mm。该结果充分证实了相似原子La和Ce共同存可以显著提高替代后合金的玻璃形成能力。进一步的实验表明，该规律在其它合金体系中，如(La-Ce)-Al-Cu、(La,Ce)-Al-(Co,Cu)、(Ce-La-Pr-Nd)-Al-Co、(Gd-Tb)-Al-Co合金系，均得到很好的印证。其次，针对“相似原子替代能够提高合金的玻璃形成能力”这一原有玻璃形成能力判据及影响因素无法解释的现象，我们基于理想固溶体假设，对合金液态热力学进行解析。通过对 (LaxCe1-x)65Al10Co25液态合金的G随替代量变化的计算表明，相似原子替代所引起的合金的熵增加，即合金化学无序度的提高，可能是导致其合金的玻璃形成能力提高的重要原因。进一步，基于对三元La65Al10Co25和Ce65Al10Co25以及伪三元(La0.7Ce0.3)65Al10Co25非晶合金的加热结晶化行为的比较，我们提出由于相似原子的引入而使替代后合金的玻璃形成和转变过程中的中间态种类增加，从而促使结晶化过程变得更难以进行，进而提高玻璃形成能力的解释。此外，利用“相似原子替代能够提高合金的玻璃形成能力”的这一思路，我们开发得到了部分合金的临界直径≥32 mm的具有超高玻璃形成能力的(La-Ce)-Al-(Co-Cu)系合金；低玻璃转变点、高热稳定性、高玻璃形成能力的(La-Ce)-Al-Cu合金系；以及低成本、高玻璃形成能力的混合稀土基Mm-Al-Co非晶合金。综合以上的研究结果表明，相似原子替代对合金的玻璃形成能力具有显著影响，通过相似原子替代来找寻最佳玻璃形成能力的合金组分是一种非常行之有效的提高合金玻璃形成能力的手段。这一规律将对于指导开发新型高性能、高玻璃形成能力的块体非晶合金具有非常重要的基础科学意义以及工业应用价值。