锆基非晶合金不仅具有上述优点，还具有非晶形成能力好、临界尺寸大等特点，已应用于体育用品、电子产品等领域。退火处理对锆基非晶合金的组织结构和性能具有重要的影响。
关于Zr65Cu17.5Ni10Al7.5的腐蚀行为、电化学性能、氧化行为、非晶形成能力和力学性能的研究有一些报道，但是关于退火处理对其组织结构和性能影响的相关报道较少。
通过差示扫描量热法（DSC）、Ｘ射线衍射、扫描电镜（SEM）和显微硬度分析，研究了退火温度对Zr65Cu17.5Ni10Al7.5的组织结构和显微硬度的影响，旨在为高性能非晶合金的制备提供参考。
根据Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金的成分配比，将高纯度(>99.9%)的Zr、Cu、Al和Ni在Ar气下进行电弧熔炼，并重熔４次保证成分均匀，通过铜模吸铸法获得6mm的铸锭。
采用金刚石切割机对Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金铸锭进行切割，转速为150r/min；每个试样的质量约为20mg；通过差示扫描量热仪研究温度范围为298~973Ｋ，升温速率分别为5、10、20和40K/min， Ar气保护条件下非晶合金的热学性能，确定Tg和Tx；将尺寸为６mmX2.5mm的试样进行不同温度下保温30min的退火处理。
（1）DSC分析
Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金在不同升温速率下的DSC曲线见图1，特征温度(包括Tg、Tx、峰值温度Tp、过冷液相区宽度ΔTx＝Tx－Tg)。由图１可知，随着升温速率的提高，Tg、Tx、Tp均增大，ΔTx也从80.3Ｋ增加至89.9Ｋ。升温速率为20K/min时，测得的Tg、Tx、ΔTx与文献的研究结果基本一致。
图１:Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金在不同升温速率下的DSC曲线
确定Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金的玻璃转变激活能Eg、晶化活化能Ex和晶化峰值激活能Ep。
式中，T为特征温度Tg、Tx或Tp，Ｋ；v为升温速率，K/min；Ｅ为激活能，kJ/mol；R为气体常数；C为常数。
（2）XRD分析
Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金在623Ｋ（低于Tg）、723Ｋ（Tg和Tx之间）、 823Ｋ（高于Tx）和923Ｋ（远高于Tx）保温30min退火态试样以及铸态试样的XRD图谱见图2。
图2:铸态和不同温度退火30min后Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金的XRD图谱
可以看出，铸态试样以及623Ｋ退火试样的XRD图谱中没有尖锐的衍射峰，表现为非晶结构。而在723Ｋ、823Ｋ和923Ｋ下退火试样的XRD图谱有尖锐的衍射峰，出现晶化，结晶相为CuZr2相和NiZr2相，并且随着退火温度升高，衍射峰数目和强度都增加，表明晶化程度加深。
（3）SEM形貌
Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金在不同温度下退火30min后的SEM图见图3。
图3:Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金经不同温度退火30min后的SEM照片
可以看出， 623Ｋ退火后试样表面未观察到明显的结晶相。 723Ｋ退火后出现细小的结晶相，直径约为20nm，见图3b 。823Ｋ退火后，非晶基体上均匀分布结晶相，结晶相数目增多，尺寸增大，直径为40～80nm。 923Ｋ退火后，结晶相数目减小，尺寸进一步增加，直径为60～160nm。这表明低于Tg退火，未发生晶化；高于Tg退火，随着退火温度的升高，在非晶的基体上结晶相形核并长大，结晶相的数目先逐渐增加，然后逐渐减小，结晶相的尺寸逐渐增加。
（4）显微硬度分析
Zr65Cu17.5Ni10Al7.5合金的显微硬度随退火温度的变化见图4。
图4:Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金的显微硬度随退火温度的变化
可见随着退火温度的升高，显微硬度首先缓慢增加，在Tg附近开始急剧增加，在823Ｋ达到最大值，然后略微降低。非晶合金中存在自由体积，因此与晶体相比具有更大的原子间距和更小的原子键能。退火处理使非晶合金中自由体积减小，原子间距减小，原子之间的结合力增强，并且退火过程中纳米晶形核长大，产生的纳米晶抑制剪切带的扩展，因此显微硬度首先随着退火温度的升高而增大。随着退火温度的进一步升高，晶化程度逐渐增加，纳米晶聚集长大，结晶相的尺寸逐渐增大，晶相与非晶相之间的界面处对剪切带的阻碍减小，因此显微硬度达到最大值后降低。
升温速率为5～40K/min， Zr65Cu17.5Ni10Al7.5非晶合金的玻璃转变温度Tg为632.6～658.1Ｋ，晶化温度Tx为712.9～748.0Ｋ。随着升温速率的提高，Tg和Tx均增大。确定了激活能Eg为254.88kJ/mol，Ex为244.17kJ/mol。
铸态试样和 623Ｋ（低于Tg）退火30min试样为非晶结构。723Ｋ（高于Tg，低于Tx）以及823Ｋ和923Ｋ（高于Tx）退火30min试样，发生晶化，非晶基体上分布纳米晶，结晶相为CuZr2和NiZr2。随着退火温度的升高，结晶程度逐渐增加并达到饱和，纳米晶逐渐形核并长大。
随着退火温度升高，自由体积减小，原子之间的结合力增强，并且随着纳米晶形核长大，对剪切带的阻碍由大变小。因此，显微硬度变化趋势为先缓慢增加，在Tg附近开始急剧增加，达到最大值后略微降低。
