题目：相似元素替换对Co基块体非晶合金形成能力及力学性能的影响

本文以开发超高强块体非晶合金为目的，利用相似元素替换的方法系统研究了相似元素替换对Co基块体非晶合金形成能力和力学性能的影响。

首先，全面评估了Co-Ta-B三元块体非晶合金的玻璃形成能力，热稳定性能、弹性性能及力学性能。确定该块体非晶合金系的成分范围，利用铜模铸造法成功制备出了临界直径1.0-2.5mm，玻璃转变温度904-987K，断裂强度5.2-6.2GPa，维氏硬度14.1-16.2GPa，塑性变形量0.4-3.4%的超高强Co基块体非晶合金。研究发现热学性能及弹性性能与合金组分具有一定的关联性，块体非晶合金性能间关联性的一些经典理论适用于Co-Ta-B三元块体非晶合金。

其次，我们以屈服强度6.0GPa，断裂强度6.2GPa的Co53Ta10B37超高强块体非晶合金为基础，添加了Ir，Ru，Os等相似元素，并探索了相似元素替换对Co53Ta10B37块体非晶合金玻璃形成能力、热学性能、弹性性能及力学性能的影响。

（1）适量Ir元素添加可以提高Co53Ta10B37块体非晶合金的玻璃形成能力；随着Ir含量的增加，Co53-xIrxTa10B37 (x = 5, 10,15,20, 30)块体非晶合金的硬度、屈服强度、断裂强度及杨氏模量、剪切模量都随之降低。

（2）适量Ru元素添加可以提高Co53Ta10B37块体非晶合金的玻璃形成能力；添加5at.%Ru时塑性变量显著增加。随着Ru含量的增加，Co53-xRuxTa10B37 (x = 5, 10,15)块体非晶合金的硬度、杨氏模量、剪切模量基本保持不变；屈服强度、断裂强度先减小后增加。

（3）适量Ir-Ru元素复合添加可以提高Co53Ta10B37块体非晶合金的玻璃形成能力。随着(Ir-Ru)含量的增加，Co53-x(Ir0.67Ru0.33)xTa10B37 (x = 10, 20)块体非晶合金的硬度、屈服强度、断裂强度及杨氏模量、剪切模量都随之降低。

（4）适量Os元素添加可以显著提高Co53Ta10B37块体非晶合金的玻璃形成能力。随着Os含量的增加,由于块体非晶合金变脆使其达不到屈服而发生断裂。

最后，我们选取玻璃形成能力为5mm，断裂强度5.9GPa，维氏硬度16.5GPa，杨氏模量263GPa的Co33 Os20Ta10B37块体非晶合金，对其进行了摩擦磨损性能的研究。发现该该块体非晶合金的磨损量(Vw)与实验中的正压力与位移的乘积（SN）成一定的线性关系，符合Archard磨损公式；其损抵抗系数（Rw）和硬度（Hv）均为已报道的块体非晶合金的最高值。