[發明專利]一種鋯基非晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 200710077516.6
• 申請日: 2007-11-24
• 公開（公告）號: CN101440464A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 盧昆;姜霖琳;張法亮;宮清
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C1/02;B22D27/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋯基非晶合金及其制備方法。

背景技術

塊體非晶合金亦稱塊體金屬玻璃，是上世紀80年代末發展起來的一類新的亞穩材料，它是由多種原子半徑相差較大，具有較大負混合熱的元素組成的多組元體系。這類合金的過冷液體具有特殊的動力學和熱力學特征，發生非晶合金轉變額臨界冷卻速率能降到100k/s以下，因而通過常規的銅模鑄造即可以制備出大體積非晶合金。

非晶金屬材料由于其特殊的結構——長程無序而短程有序，因而具有優異的性能：高強度、高硬度、耐磨性、耐蝕性、較大的彈性極限和高電阻性等優越的性能，而且還表現出優良的超導性和低磁損耗等特點，因此非晶態金屬材料被公認為最有潛力的新型結構材料，從而廣泛應用到機械、IT電子、軍工等多項領域。大塊非晶材料的出現，極大地促進了非金材料的研究和應用。近年來，人們已在Zr基，La基，Mg基，Fe基，Cu基，Ni基，稀土基等十余種體系中獲得了塊體非晶合金，最大非晶尺寸已超過100mm。其中Zr基非晶合金因其具有較強的非晶形成能力和優異的力學性能而備受關注，并得到了較為廣泛的應用。但以目前鋯基非晶的性能進行大規模的工業生產還有一定的難度，以常規方式制備出的鋯基非晶合金抗沖擊韌性往往較低，對生產設備的要求高。

例如，US5288344中公開了一種鋯基非晶合金，其組成為：

(Zr_1-xTi_x)_a(Cu_1-yNi_y)_bBe_c

其中，0＜x＜0.4，0＜y＜1，當0＜x＜0.15時，30wt％＜a＜75wt％，5wt％＜b＜52wt％，6wt％＜c＜47wt％；當0.15＜x＜0.4時，30wt％＜a＜75wt％，5wt％＜c＜47wt％，其抗彎強度為1980-2800MPa，沖擊韌性為180-250KJ/m²，熔煉時真空度為10^-2-5Pa，冷卻速率為10³-10⁵K/s，非晶含量大于50體積％。

現有技術中所公開的鋯基非晶合金的抗彎曲強度低，非晶含量低，在鑄造過程中，對鑄造設備的性能要求較高，(如：冷卻速率10³-10⁵K/s，真空環境的絕對壓力10^-2-5Pa)，這些大大的增加了鋯基非晶合金產品的生產成本，限制了鋯基非晶合金在工業上的應用。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中鋯基非晶合金抗沖擊韌性低、對熔鑄設備要求高，提供一種高抗沖、高韌性、對鑄造設備要求低的鋯基非晶合金及其制備方法。

本發明提供一種鋯基非晶合金，其特征在于：該非晶合金的組成成分為：Zr_aT_MbTi_cBe_d，其中20≤a≤75，10≤b≤50，1≤c≤30，10≤d≤40，a、b、c、d為摩爾百分數且a+b+c+d＝100；其中T_M選自Cu、Ni、Co、Zn、Nb、Mn中的一種或幾種。

在優選情況下，40≤a≤50，20≤b≤25，1≤c≤12，20≤d≤25，且a+b+c+d＝100。T_M選自Cu、Ni、Co、Zn、Nb、Mn中的兩種或兩種以上。

本發明提供一種鋯基非晶合金的制備方法，該方法包括在保護氣氛下，將非晶合金原料進行真空熔煉并冷卻成型，包括Zr、T_M和Be，Zr、T_M和Be的加入量使所得合金的組成為：Zr_aT_MbTi_cBe_d，其中40≤a≤46，22≤b≤27，1≤c≤11，20≤d≤25，a、b、c、d為摩爾百分數，并且a+b+c+d＝100；其中T_M選自Cu、Ni、Co、Zn、Nb、Mn中的一種或幾種。

本發明的發明人意外地發現，在制備鋯基非晶合金的過程中，通過合金成分的設計，使得對于生產設備的要求明顯降低，在較低的冷卻速率條件下可以得到非晶成形率大于80％的非晶合金。與現有的鋯基非晶合金相比，本發明提供的鋯基非晶合金的抗沖擊強度、抗彎強度有明顯提高，對鑄造設備性能的要求降低。

附圖說明

圖1是本發明實施例1-5和對比例1-2制得的非晶合金的X射線衍射圖。