材料结构与性能
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其中ZAu和ZuA分别代表A(或B)原子近邻的B(或A)原子配位数，Z是原子总配位数。cA和cu分别是A与B原子在合金中的平均浓度。当A和B两种原子直径明显不同时，A原子的总本位数ZA与B原子的总配位数Zi3不再相同，ZA≠Ze，这时短程有序另一种定义。
4.2
指围绕某一原子的局域结构的短程有序。常用几种不同的结构参数描述非晶态与合金的结构特征，主要有原子分布函数、干涉函数、近邻原子距离与配位数和质量密度。原子分布函数，设非晶态结构是各向同性的均匀结构，其平均原子密度Po为--定体积y中包含的原子数N:
进人世纪以来,大块非晶合金的研究又有了长足的进步，2004年发现了高强度Cu基和Co基大块非晶合金[8]美国橡树岭国家实验室的Lu等[9]将基非晶合金的尺寸从过去的毫米级推进到厘米级，他们所研究的基非晶合金的最大直径可达12mm，哈尔滨工业大学的沈军等[10]又进一步地将Fe基非晶合金的尺寸提高到了16mm，中国科学院物理所汪卫华等发现了新型基Ge基[11]等大块非晶合金多种体系大块非晶合金的发现，促进了其研究及应用，使人们对大块非晶合金有了更为深人的认识。
Po=N/V
描述某一原子附近的密度变化可用径向分布函数RDF(rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ:
RDF(r)=4*3.14xr2p(r)
其中r是距某中心原子的距离，p(r)是距离r处的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某个原子为中心，在半径r处、厚度为dr的球壳内的原子数，从而RDF(r)=dN/dr表示原子数目(密度)随距离增加的变化。
2
非晶合金的发展大致经历了两个阶段。第l阶段为1960年(Duwez首次采用快淬方法制得Au70Si30非晶合金薄带)-1989年。这段时期，人们主要通过提高冷却速率(>104列s)来获得非晶合金，因而得到的基本是非晶合金薄膜、薄带或粉末。所研究和制备的主要是二元合金。主要研究体系可分为3大合金系：第l类合金系由过渡族金属或贵金属与类金属组成，如Pd2Si、Fe2B等。；类金属的含量为10%-30%,恰好在低共晶点组分附近。2类合金系是以LTM-ETM为基的体系，其中ETM和LTM分别代表前、后过渡族金属，LTM包括Fe、Co、Ni、Pd和Cu等，ETM包括Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等。LTM的含量一般在20％-40％，如Zr70(Ni、Fe、Co、Pd、Rh)30、Nb60Rh40等，该体系可以在非常宽的低共晶组分范围内形成非晶，这类非晶合金发现得比较晚，1977年才首次发现属于这一类的合金,以后又逐步发现了在Ca或Sr中加入AI、Zn等组成的非晶合金[2,3]
3.2
过冷液中晶相的均匀形核率和长大速率可以用一下关系式描述：
式中I表示均匀形核率，U表示长大速率，T表示温度，Tr = T/ Tm，△Tr = 1-Tr，b为形状因子，η为粘度，f为生长界面上形核位置百分数。α、β为与液固界面能相关的参数。在这些参数中，η、α和β最为重要,这三个参数的增加会造成I和U的减少，导致玻璃形成能力的增加。α3β反映了过冷液体的热稳定性，当αβ1/3＞0.9时在一定冷却速率下可抑制结晶而形成非晶；当αβ1/3＞0.25时，则无法抑制结晶的形成。除α、β两参数外,另一影响过冷液体的形核率和长大速率的重要参数是过冷液体的粘度η。粘度的大小直接反映了单个原子运动时周围原子所施加的摩擦力的大小。η愈大，表明原子扩散的阻力愈大，从而抑制晶核的形成与长大，有利于提高过冷液体的稳定性。另一方面，粘度与约化玻璃转变温度Trg(Trg=Tg-Tm)密切相关。Trg愈大表明过冷液体的粘度随温度的变化愈显著。随着温度降低，粘度将快速增大，这同样有利于提高体系的非晶形成能力。由于大块非晶体系具有多组元成分的特点，合金的过冷液态通常具有高密度、高粘度和大的液一固界面能，从而增大了原子的扩散激活能，提高了过冷液体的热稳定性。
3
要获得块状非晶合金，必须降低临界冷却速率提，高合金的非晶形成能力可以，从
热力学和动力学的角度加以分析。
3.1
根据热力学原理,当金属或合金熔体发生结晶时,其体系自由能的变化可用下式表示:
△G =△Hf一T△Sf
式中T为温度，△H f和△Sf、分别表示液相转变为固相的烩变和墒变。对于一合金体系,若△G愈大，表明其过冷液体发生结晶转变的驱动力愈大,则体系为弱非晶体系。相反,则体系为强非晶体系。由上式可知,降低△H f和增加△Sf均可降低△G，从而增加体系的非晶形成能力。由于大块非晶体系大都是多组元体系，且各组元间具有大的原子尺寸差。组元的复杂化一方面提高了体系发生结晶转变的熵变△S f，另一方面使过冷液体具有更致密的原子堆垛结构，从而降低液态与晶态之间的焓变△Hf。此外致密的堆垛结构使原子长程扩散变得困难,从而抑制晶核的长大。由此可见,正是由于大块非晶体系的复杂的成分特点使其具有强非晶形成能力。
。第3类为以A族金属元素(Mg、Ca、Sr)为基体，B族金属元素(Al、Zn、Ga)为溶质的非晶合金。
第2阶段始于1989年，Inoue等[4]在20世纪90年代提出关于大块非晶合金成分选择的3条经验准则之后，人们的主要注意力不再放在如何提高合金液的冷却速率，而是通过增加组元数、选择合适的成分体系以及元素配比来抑制晶态相的形核和长大，从而提高合金的非晶形成能力，降低形成非晶所需的临界冷却速率。近十几年来，Mg、Zr、Fe、Ti、Ni、Co、Cu、Al、Ca及Ln基的大块非晶合金相继被开发出来[5,6]。这些合金的临界冷却速率都小于103℃/s，最小的仅为0.1℃/s。它们中大部分都可以用传统铸造方法，如铜模铸造法、高压模铸法、吸铸法、模压铸造法等铸造工艺生产出厚度大于1 mm的全非晶制品，其最大直径可以达到100mm左右。为了区别于需要极高临界冷却速率的传统非晶合金,目前低临界冷却速率的大块非晶合金常常被称为金属玻璃(BMGs)。Takeuchi和hioue等人[7]根据合金组元原子尺寸的差别、组元间的混合焙以及组元元素在元素周期表中的周期性,在前述的三大类基础上,将目前已经发现的BMGs进行了详细分类。
3.3
Inoue等人[18]在长期的研究工作中总结出形成大块非晶合金的三条经验准则:( l)合金体系由三个或三个以上的元素组成；( 2 )三个主要组元原子尺寸比大于12 %；( 3 )主要组元之间具有大的负混合热。Ionue基于这一判据已开发出Zr基、Fe基、Co基、Ti基以及稀土基等数十种大块非晶体系。这三原则对于开发新型大块非晶合金具有重要的指导意义。
定义约化径向分布函数G(r)为:
G(r)=4x3.14*r[p(r)-po]
几种过渡金属-类金属非晶态合金的约化径向分布函数如图8-1所示，函数值随着与中心原子的距离增大而呈有规律的起伏。此外，还定义双体分布函数g(r):
z(r)=p(r)/p。
当合金中包含几种不同类原子时，引入偏径向密度函数pii(r)、偏双体分布函数gii(r)、偏约化径向分布函数GO(r)等参数描述原子之间的结构关系。例如，pji(r)指与某个第i类踩子的距离为r处，单位体积中第j类原子的数目。上述各个原子分布函数中，原子密度p(r)和原子径向分布函数RDF(r)有明确物理意义，G(r)的物理意义虽然不明确，但它同RDF(r)一样能反映非晶态结构特征，对体系作x射线衍射测量得到结构因数S(Q)，再作傅立叶变换即可获得G(r)，因此它也常被用于表征非晶态结构。
( 3 )高压模铸法：该方法是将母合金放人套筒内，在高频感应线圈中熔化，再用高
压快速将合金液压人铜模内，铜模外通水使试样快速冷却。由于该方法的冷却速率很大，可以获得较大体积的非晶态合金。
此外还有定向凝固、射流成形、压实成型等多种大块非晶合金制备工艺。国内关于大块非晶合金的研究开展不多，主要采用落管、氧化物包裹、磁悬浮、射流成形及水淬
4.1
非晶态金属至少含有两个组元，除了不同类原子的尺度差别、稳定相结构和原子长程迁移率等因素以外，不同类原子之间的原子作用力在非晶态合金的形成过程中起着重要作用。化学短程有序的影响通常只局限于近邻原子，因此一般用近邻组分与平均值之差作为化学短程有序参数，对于二元A-B体系为：
up=1-ZAB/(ZcB)=1-ZBA/(ZcA)
3.4
由于大块非晶合金具有很强的玻璃形成能力,临界冷却速率很低,采用常规的凝固工艺如金属模铸造、水淬等即可获得大块非晶。对于大块非晶的制备来说,关键是减
少冷却过程中的非均匀形核,因而各种制备方法都有以下两个共同持征：( 1 )对合金母材反复熔炼,以提高熔体的纯度,消除非均匀形核点。(2)采用高纯惰性气体保护，尽量减少氧含量。目前，大块非晶态合金的制备方法主要有以下几类：
论文题目：块状非晶合金材料的研究进展
姓名：
王楚
学号：
31605051
学科专业：
材料工程
指导教师：
林莉
入学日期：
2016.11
报告日期：
报告地点：
研究生院制表
1
一般认为，凝聚态的物质大致可以分为三类：晶态物质、准晶态物质和非晶态物质。非晶态合金是指固态时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围保持这种状态相对稳定的合金。最早有关非晶态合金的文献是由融Kamer于1934年首次报道的。而后，1960年，Duwez[1]等首先采用喷枪法在Au．Si合金中获得非晶态合金，从而开创了材料研究的新领域一非晶态合金材料。非晶合金具有优异的物理性能、化学性能和力学性能，特别是优良的软磁性能，在许多领域中己得到应用。一般说来，非晶态合金均需要通过熔体快淬的方法来获得，它需要非常高的冷却速率( 106/s以上)。由于临界冷却速率的限制，非晶态合金的三维尺寸受到很大的限制，只能获得很薄或很细的片、丝和粉末状非晶合金。
( 2 )深过冷液淬法：此方法是将试样用低熔点氧化物(如B2O3)包裹起来，在石英管中感应加热熔化，最后淬入水中得到非晶态合金试样。低熔点氧化物的作用一是用来吸取合金冶炼中的杂质颗粒，避免这些颗粒成为形核的核心，二是将合金熔液与容器壁隔离开来。由于包裹物始点低于熔体熔点，因而可避免合金母材与容器壁直接接触，最大限度地避免了非均质形核。
等技术制备大块非晶合金。国内制备的大块非晶合金的最大直径为90mm。由于目前制备的非晶合金的尺寸较小，影响了非晶合金作为结构材料的使用范围。
4
非晶合金的原子在三维空间呈拓扑无序状排列，不存在长程周期性，但在几个原子间距的范围内，原子的排列仍然有着一定的规律，因此可以认为非晶态合金的原子结构为“长程无序，短程有”。通常定义非晶态合金的短程有序区小于1.5nm，即不超过4-5个原子间距，从而与纳米晶或微晶相区别，短程有序可分为化学短程有序和拓扑短程有序两类。
( l)悬浮熔炼：将试样置于特定的线圈中，线圈中的电磁场使试样产生与外界相反的感生电动势，该感生电动势与外磁场间的斥力与重力相抵消，从而使试样悬浮在线圈中。同时,试样中的涡流使自身加热熔化。再向试样吹人惰性气体，使其冷却、凝固；或利用通电极板间的静电场使试样悬浮，用激光加热熔化，当激光停止照射时，试样于原位冷却。试样温度可用非接触法测量。悬浮熔炼的优点是试样没有在容器中熔炼，避免了容器壁引起的非均质形核，可减小临界冷却速度。其缺点是，试验的悬浮与加热是同时通过试样中的涡流实现的，当试样冷却时也必须处于悬浮状态，即试样在冷却时还必须克服悬浮涡流带来的热量，所以冷却速度不可能很快,增加了制备难度，制备的块状非晶合金尺寸较小。
大块非晶合金材料是近年来采用现代冶金技术合成的一种具有特殊性能的新型先进金属材料。对大块非晶的研究无论在理论上还是在应用上都有重要意义。首先，大块非晶体系是一些全新的多组元体系，其合金熔体具有极大的热力学过冷度，过冷液体的动力学行为类似于氧化物玻璃，这使得人们重新思考传统的非晶形成理论。另外，大块非晶合金大都具有明显的玻璃转变和宽的过冷液相区，这为深人研究非晶合金的玻璃转变特征和过冷液态的结构和物性提供了理想材料。在应用上，由于具有奇特的物理、力学及化学性能,适合于用来制造电子器件、磁性器件、精密光学器件、精密机械结构件、电池材料、体育用品、生物医学植人物以及军工先进武器构件(如穿甲武器、飞行器的构件、装甲板等)等。
4.2
指围绕某一原子的局域结构的短程有序。常用几种不同的结构参数描述非晶态与合金的结构特征，主要有原子分布函数、干涉函数、近邻原子距离与配位数和质量密度。原子分布函数，设非晶态结构是各向同性的均匀结构，其平均原子密度Po为--定体积y中包含的原子数N:
进人世纪以来,大块非晶合金的研究又有了长足的进步，2004年发现了高强度Cu基和Co基大块非晶合金[8]美国橡树岭国家实验室的Lu等[9]将基非晶合金的尺寸从过去的毫米级推进到厘米级，他们所研究的基非晶合金的最大直径可达12mm，哈尔滨工业大学的沈军等[10]又进一步地将Fe基非晶合金的尺寸提高到了16mm，中国科学院物理所汪卫华等发现了新型基Ge基[11]等大块非晶合金多种体系大块非晶合金的发现，促进了其研究及应用，使人们对大块非晶合金有了更为深人的认识。
Po=N/V
描述某一原子附近的密度变化可用径向分布函数RDF(rቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ:
RDF(r)=4*3.14xr2p(r)
其中r是距某中心原子的距离，p(r)是距离r处的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某个原子为中心，在半径r处、厚度为dr的球壳内的原子数，从而RDF(r)=dN/dr表示原子数目(密度)随距离增加的变化。
2
非晶合金的发展大致经历了两个阶段。第l阶段为1960年(Duwez首次采用快淬方法制得Au70Si30非晶合金薄带)-1989年。这段时期，人们主要通过提高冷却速率(>104列s)来获得非晶合金，因而得到的基本是非晶合金薄膜、薄带或粉末。所研究和制备的主要是二元合金。主要研究体系可分为3大合金系：第l类合金系由过渡族金属或贵金属与类金属组成，如Pd2Si、Fe2B等。；类金属的含量为10%-30%,恰好在低共晶点组分附近。2类合金系是以LTM-ETM为基的体系，其中ETM和LTM分别代表前、后过渡族金属，LTM包括Fe、Co、Ni、Pd和Cu等，ETM包括Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等。LTM的含量一般在20％-40％，如Zr70(Ni、Fe、Co、Pd、Rh)30、Nb60Rh40等，该体系可以在非常宽的低共晶组分范围内形成非晶，这类非晶合金发现得比较晚，1977年才首次发现属于这一类的合金,以后又逐步发现了在Ca或Sr中加入AI、Zn等组成的非晶合金[2,3]
3.2
过冷液中晶相的均匀形核率和长大速率可以用一下关系式描述：
式中I表示均匀形核率，U表示长大速率，T表示温度，Tr = T/ Tm，△Tr = 1-Tr，b为形状因子，η为粘度，f为生长界面上形核位置百分数。α、β为与液固界面能相关的参数。在这些参数中，η、α和β最为重要,这三个参数的增加会造成I和U的减少，导致玻璃形成能力的增加。α3β反映了过冷液体的热稳定性，当αβ1/3＞0.9时在一定冷却速率下可抑制结晶而形成非晶；当αβ1/3＞0.25时，则无法抑制结晶的形成。除α、β两参数外,另一影响过冷液体的形核率和长大速率的重要参数是过冷液体的粘度η。粘度的大小直接反映了单个原子运动时周围原子所施加的摩擦力的大小。η愈大，表明原子扩散的阻力愈大，从而抑制晶核的形成与长大，有利于提高过冷液体的稳定性。另一方面，粘度与约化玻璃转变温度Trg(Trg=Tg-Tm)密切相关。Trg愈大表明过冷液体的粘度随温度的变化愈显著。随着温度降低，粘度将快速增大，这同样有利于提高体系的非晶形成能力。由于大块非晶体系具有多组元成分的特点，合金的过冷液态通常具有高密度、高粘度和大的液一固界面能，从而增大了原子的扩散激活能，提高了过冷液体的热稳定性。
3
要获得块状非晶合金，必须降低临界冷却速率提，高合金的非晶形成能力可以，从
热力学和动力学的角度加以分析。
3.1
根据热力学原理,当金属或合金熔体发生结晶时,其体系自由能的变化可用下式表示:
△G =△Hf一T△Sf
式中T为温度，△H f和△Sf、分别表示液相转变为固相的烩变和墒变。对于一合金体系,若△G愈大，表明其过冷液体发生结晶转变的驱动力愈大,则体系为弱非晶体系。相反,则体系为强非晶体系。由上式可知,降低△H f和增加△Sf均可降低△G，从而增加体系的非晶形成能力。由于大块非晶体系大都是多组元体系，且各组元间具有大的原子尺寸差。组元的复杂化一方面提高了体系发生结晶转变的熵变△S f，另一方面使过冷液体具有更致密的原子堆垛结构，从而降低液态与晶态之间的焓变△Hf。此外致密的堆垛结构使原子长程扩散变得困难,从而抑制晶核的长大。由此可见,正是由于大块非晶体系的复杂的成分特点使其具有强非晶形成能力。
。第3类为以A族金属元素(Mg、Ca、Sr)为基体，B族金属元素(Al、Zn、Ga)为溶质的非晶合金。
第2阶段始于1989年，Inoue等[4]在20世纪90年代提出关于大块非晶合金成分选择的3条经验准则之后，人们的主要注意力不再放在如何提高合金液的冷却速率，而是通过增加组元数、选择合适的成分体系以及元素配比来抑制晶态相的形核和长大，从而提高合金的非晶形成能力，降低形成非晶所需的临界冷却速率。近十几年来，Mg、Zr、Fe、Ti、Ni、Co、Cu、Al、Ca及Ln基的大块非晶合金相继被开发出来[5,6]。这些合金的临界冷却速率都小于103℃/s，最小的仅为0.1℃/s。它们中大部分都可以用传统铸造方法，如铜模铸造法、高压模铸法、吸铸法、模压铸造法等铸造工艺生产出厚度大于1 mm的全非晶制品，其最大直径可以达到100mm左右。为了区别于需要极高临界冷却速率的传统非晶合金,目前低临界冷却速率的大块非晶合金常常被称为金属玻璃(BMGs)。Takeuchi和hioue等人[7]根据合金组元原子尺寸的差别、组元间的混合焙以及组元元素在元素周期表中的周期性,在前述的三大类基础上,将目前已经发现的BMGs进行了详细分类。
3.3
Inoue等人[18]在长期的研究工作中总结出形成大块非晶合金的三条经验准则:( l)合金体系由三个或三个以上的元素组成；( 2 )三个主要组元原子尺寸比大于12 %；( 3 )主要组元之间具有大的负混合热。Ionue基于这一判据已开发出Zr基、Fe基、Co基、Ti基以及稀土基等数十种大块非晶体系。这三原则对于开发新型大块非晶合金具有重要的指导意义。
定义约化径向分布函数G(r)为:
G(r)=4x3.14*r[p(r)-po]
几种过渡金属-类金属非晶态合金的约化径向分布函数如图8-1所示，函数值随着与中心原子的距离增大而呈有规律的起伏。此外，还定义双体分布函数g(r):
z(r)=p(r)/p。
当合金中包含几种不同类原子时，引入偏径向密度函数pii(r)、偏双体分布函数gii(r)、偏约化径向分布函数GO(r)等参数描述原子之间的结构关系。例如，pji(r)指与某个第i类踩子的距离为r处，单位体积中第j类原子的数目。上述各个原子分布函数中，原子密度p(r)和原子径向分布函数RDF(r)有明确物理意义，G(r)的物理意义虽然不明确，但它同RDF(r)一样能反映非晶态结构特征，对体系作x射线衍射测量得到结构因数S(Q)，再作傅立叶变换即可获得G(r)，因此它也常被用于表征非晶态结构。
( 3 )高压模铸法：该方法是将母合金放人套筒内，在高频感应线圈中熔化，再用高
压快速将合金液压人铜模内，铜模外通水使试样快速冷却。由于该方法的冷却速率很大，可以获得较大体积的非晶态合金。
此外还有定向凝固、射流成形、压实成型等多种大块非晶合金制备工艺。国内关于大块非晶合金的研究开展不多，主要采用落管、氧化物包裹、磁悬浮、射流成形及水淬
4.1
非晶态金属至少含有两个组元，除了不同类原子的尺度差别、稳定相结构和原子长程迁移率等因素以外，不同类原子之间的原子作用力在非晶态合金的形成过程中起着重要作用。化学短程有序的影响通常只局限于近邻原子，因此一般用近邻组分与平均值之差作为化学短程有序参数，对于二元A-B体系为：
up=1-ZAB/(ZcB)=1-ZBA/(ZcA)
3.4
由于大块非晶合金具有很强的玻璃形成能力,临界冷却速率很低,采用常规的凝固工艺如金属模铸造、水淬等即可获得大块非晶。对于大块非晶的制备来说,关键是减
少冷却过程中的非均匀形核,因而各种制备方法都有以下两个共同持征：( 1 )对合金母材反复熔炼,以提高熔体的纯度,消除非均匀形核点。(2)采用高纯惰性气体保护，尽量减少氧含量。目前，大块非晶态合金的制备方法主要有以下几类：
论文题目：块状非晶合金材料的研究进展
姓名：
王楚
学号：
31605051
学科专业：
材料工程
指导教师：
林莉
入学日期：
2016.11
报告日期：
报告地点：
研究生院制表
1
一般认为，凝聚态的物质大致可以分为三类：晶态物质、准晶态物质和非晶态物质。非晶态合金是指固态时其原子的三维空间呈拓扑无序排列，并在一定温度范围保持这种状态相对稳定的合金。最早有关非晶态合金的文献是由融Kamer于1934年首次报道的。而后，1960年，Duwez[1]等首先采用喷枪法在Au．Si合金中获得非晶态合金，从而开创了材料研究的新领域一非晶态合金材料。非晶合金具有优异的物理性能、化学性能和力学性能，特别是优良的软磁性能，在许多领域中己得到应用。一般说来，非晶态合金均需要通过熔体快淬的方法来获得，它需要非常高的冷却速率( 106/s以上)。由于临界冷却速率的限制，非晶态合金的三维尺寸受到很大的限制，只能获得很薄或很细的片、丝和粉末状非晶合金。
( 2 )深过冷液淬法：此方法是将试样用低熔点氧化物(如B2O3)包裹起来，在石英管中感应加热熔化，最后淬入水中得到非晶态合金试样。低熔点氧化物的作用一是用来吸取合金冶炼中的杂质颗粒，避免这些颗粒成为形核的核心，二是将合金熔液与容器壁隔离开来。由于包裹物始点低于熔体熔点，因而可避免合金母材与容器壁直接接触，最大限度地避免了非均质形核。
等技术制备大块非晶合金。国内制备的大块非晶合金的最大直径为90mm。由于目前制备的非晶合金的尺寸较小，影响了非晶合金作为结构材料的使用范围。
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非晶合金的原子在三维空间呈拓扑无序状排列，不存在长程周期性，但在几个原子间距的范围内，原子的排列仍然有着一定的规律，因此可以认为非晶态合金的原子结构为“长程无序，短程有”。通常定义非晶态合金的短程有序区小于1.5nm，即不超过4-5个原子间距，从而与纳米晶或微晶相区别，短程有序可分为化学短程有序和拓扑短程有序两类。
( l)悬浮熔炼：将试样置于特定的线圈中，线圈中的电磁场使试样产生与外界相反的感生电动势，该感生电动势与外磁场间的斥力与重力相抵消，从而使试样悬浮在线圈中。同时,试样中的涡流使自身加热熔化。再向试样吹人惰性气体，使其冷却、凝固；或利用通电极板间的静电场使试样悬浮，用激光加热熔化，当激光停止照射时，试样于原位冷却。试样温度可用非接触法测量。悬浮熔炼的优点是试样没有在容器中熔炼，避免了容器壁引起的非均质形核，可减小临界冷却速度。其缺点是，试验的悬浮与加热是同时通过试样中的涡流实现的，当试样冷却时也必须处于悬浮状态，即试样在冷却时还必须克服悬浮涡流带来的热量，所以冷却速度不可能很快,增加了制备难度，制备的块状非晶合金尺寸较小。
大块非晶合金材料是近年来采用现代冶金技术合成的一种具有特殊性能的新型先进金属材料。对大块非晶的研究无论在理论上还是在应用上都有重要意义。首先，大块非晶体系是一些全新的多组元体系，其合金熔体具有极大的热力学过冷度，过冷液体的动力学行为类似于氧化物玻璃，这使得人们重新思考传统的非晶形成理论。另外，大块非晶合金大都具有明显的玻璃转变和宽的过冷液相区，这为深人研究非晶合金的玻璃转变特征和过冷液态的结构和物性提供了理想材料。在应用上，由于具有奇特的物理、力学及化学性能,适合于用来制造电子器件、磁性器件、精密光学器件、精密机械结构件、电池材料、体育用品、生物医学植人物以及军工先进武器构件(如穿甲武器、飞行器的构件、装甲板等)等。