[發明專利]大塊金屬玻璃復合材料中樹枝晶球化的方法

有效

• 申請號: 200610085409.3
• 申請日: 2006-06-14
• 公開（公告）號: CN101089212A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 陳光;孫國元;陳國良
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C22C16/00
• 分類號: C22C16/00;C22C1/03;B22D27/04;C22F1/16
• 代理公司: 南京理工大學專利中心
• 代理人: 朱顯國

一技術領域

本發明涉及一種金屬玻璃復合材料的制備技術，特別是一種大塊金屬玻璃復合材料中樹枝晶球化的方法。

二背景技術

大塊金屬玻璃(BMG)具有一系列不同于晶態合金的優異性能，已涉及到了軍工產品、電子產品殼體、醫療器械、體育休閑用品和空間工程材料等5大工程應用領域。特別是其具有3～4倍于相應晶態合金的強度，使得其在武器裝備的輕量化方面極具吸引力。但是，在其具有超高強度的同時，處于平面應力狀態的BMG在室溫下幾乎沒有非彈性行為。這使得其破壞形式為突然性的失效。

為了解決這個問題，人們在BMG基體上引入晶態相后，制備出了晶態相/BMG基體兩相復合材料。與單相非晶材料比較，復合材料在承載過程中的剪切帶形成和擴展行為得到了有效的改變，使得其延展性、韌性和沖擊抗力明顯增加。這種超高強度兼具良好室溫宏觀塑性的兩相復合材料在武器裝備的輕量化和提高裝甲防護能力方面具有獨特的優勢。

迄今，晶態相/BMG基體兩相復合材料中，晶態相的形態有以文獻1(Conner?R?D，Dandliker?R?B，Johnson?W?L?Mechanical?properties?of?tungsten?and?steel?flberrein?forcedZr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5metallic?glass?matrix?composites[J].Acta?Mater1998，46(17)：6089-6102.)為代表的纖維狀，文獻2(Cang?Fan，Chunfei?Li，Inoue?A.Deformationbehavior?of?Zr-based?bulk?nanocrystalline?amorphous?alloys[J].Phys?Rev?B，2000，61(6)R3761-R3763.)為代表的納米顆粒狀和文獻3(Hays?C?C，Kim?C?P，Johnson?W?L.Microstructure?controlled?shear?band?patternformation?and?enhanced?plasticity?of?bulkmetallic?glasses?containing?in?situ?formed?ductile?phase?dendrite?dispersions[J].Phys?RevLett，2000，84(13)：2901-2904.)為代表的樹枝狀三種。

從目前的研究情況來看，纖維狀晶態相都是通過外加復合的方法制備出來的，其與基體之間的界面能較高，因此兩相之間穩定而牢固的結合是一個問題；顆粒狀納米相是通過非晶部分晶化得到的，且一般來說，晶化后所得到的納米相大多是脆性的金屬間化合物相，因而只是少量納米相可能有好的強化效果，適量提高塑性和韌性，但提高的幅度太小，室溫壓縮延伸率僅為2.5％；樹枝狀晶態相是在熔體急冷過程中直接析出的，當其為固溶體型塑性相、尺度在微米級、體積分數為25％時，復合材料試樣在保持1.447和1.669GPa的高拉伸和壓縮強度的同時，斷裂之前的最大應變率分別達到了5.49和8.26％。分析認為，固溶體型塑性樹枝晶相在改變了非晶剪切形變機制的同時，也攙雜了晶體相自身的變形，導致了材料室溫力學行為的改變。因此，樹枝晶的形態、數量、大小和分布對復合材料塑性有極大的影響。

三發明內容

本發明的目的在于提供一種把樹枝晶改變為球狀晶，進而得到一種塑性球晶/大塊金屬玻璃基體的兩相復合材料的制備方法。

實現本發明目的的技術解決方案：一種大塊金屬玻璃復合材料中樹枝晶球化的方法，包括以下步驟：