(1)热力学过程

为了增强非晶形成能力就要抑制结晶，也就是减少结晶驱动力。非晶态合金处于热力学亚稳平衡态，它的驱动力符合吉布斯自由能公式[17,18]

                   ΔG=ΔH-TΔS                                   (1-1) 

式中：ΔG为吉布斯自由能，ΔH为溶化焓，ΔS为溶化熵。因此，驱动力(即吉布斯自由能差)越大结晶越容易进行。只有低的ΔH和大的ΔS才能获得低的ΔG，因ΔS与微观状态数成正比，可见多组元合金系可望获得大的熵变ΔS。合金组元数的增多使ΔS增大，导致紧密的随机堆垛程度增加，而紧密的随机堆垛结构有利于ΔH值的减小。因此，具有大的GFA的合金大都是3种以上组元的合金系。

(2)动力学过程

从动力学观点分析，非晶态合金的形成就需要使液态合金冷却到非晶转变温度(Tg)以下而不发生或者发生不易察觉的结晶条件，即可以把非晶的形成看成是形核率非常小的可避免结晶的凝固过程。因此，抑制形核和结晶的条件就是提高非晶形成能力的条件。当过冷液相以球星均质形核并长大时，形核率和长大速率可分别用式(1-2)和式(1-3)来表达:

     I=1030/{ηexp[-bαβ1/3/(Trg(1-Trg)2)]}                       (1-2)

U=102f/{η[1-exp(-β(△Trg/Trg)(T/Tm))]}          (1-3)

α=(NV2)1/3σ /ΔH                               (1-4)

β=ΔS/R                                       (1-5)

式(1-2)和(1-3)中：I为均匀形核率；U为长大速率；Trg=Tg/Tm,表示玻璃转化温度；(1-Trg)为约化过冷度；η为黏度；T为体系温度；Tm为溶化开始温度；f为液固界面上核心位置数；球形的b=16π/3;式(1-4)和式(1-5)中；N为Avogadro常数；V为摩尔体积；R为气体常数；ΔH为溶化焓；ΔS为溶化熵。

由式(1-4)和(1-5)可知，ΔH减少和ΔS增大将导致α和β增大，再结合式(1-2)和(1-3)可知，I和U将减小，从而抑制了形核和结晶，即提高合金的非晶形成能力,这与热力学分析相吻合。

从式(1-2)中可以看出，在其他参数不变的情况下，合金的粘度η越大，形核率I越小，非晶形成能力越强。非晶合金的粘度η可用式(1-6)表示[19]:

   η=103exp[-3,34/(Tt-Trg)]                    (1-6)

式中：Tt=T/Tm为约化温度；Trg=Tg/Tl。由式(1-2)和式(1-3)可知，随着玻璃转化温度Trg升高，形核率下降，合金容易过冷到非晶态。合金液相粘度η增大使组合元素的扩散激活能增大，阻碍液体形核与长大，增大过冷液相区的范围，因此有利于提高非晶合金的形成能力。

(3)结构

非晶合金的形成还与体系的结构、元素的组成及其复杂性有关。大量的研究表明，结晶相与非晶相之间原子局域结构的差异对合金的GFA影响较大。通过成分的选择与调整，增加合金中非晶相和与晶体相之间原子局域排列的差异，可以有效的阻碍非晶合金晶化过程中原子的重排，从而增加非晶合金的热稳定性，进而提高合金的GFA。不同类型非晶合金的原子局域构型不同，对于金属-金属型非晶合金，二十面体团簇对合金的GFA起主导作用[20]，而对于金属-类金属型非晶合金，其非晶结构主要由三棱柱型团簇构成。除此之外，多组元和不同半径的原子组成的液体合金，其原子的堆积会更加紧密，使得液体的流动性降低，从而增加液体的粘度系数，阻碍晶体的形核与长大，容易形成非晶态。 (Fe,Ni,Co)-B-Si-Ta新型块体非晶合金的制备与性能研究(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_204588.html