[發明專利]一種高延韌性Pd－Cu－Si塊體非晶合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200710118933.0
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101067190A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 姚可夫
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C1/00;B22D27/04;B22D27/20
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技術領域

本發明屬于非晶態金屬材料技術領域，特別涉及塊體非晶合金。該材料是一種具有高強度、高延韌性和很好耐蝕性能的非晶合金材料。

背景技術

非晶合金(包括塊體非晶合金)是指原子排列不存在晶態材料那樣的長程有序周期性、而是呈無序密堆排列結構的合金材料，因此非晶合金沒有晶態材料中的晶界、位錯等缺陷，同時也沒有多數晶態材料所具有的各向異性現象，而呈各向同性特征。這種結構特征使非晶合金材料具有很多優異的力學和功能性能。但非晶合金需要在快速冷卻條件下獲得，大多數合金材料都需要在冷卻速度約為～10⁶K/s的條件下才能獲得非晶態結構，因此多數非晶合金只能制備成薄帶(20—50μm厚)、薄膜和細粉，使非晶合金材料的應用受到極大限制。因此開發具有較大的非晶形成能力、能制備出大尺寸的非晶合金系一直是研究人員追求的目標。

在最近的10多年里，開發尺寸大于1mm的塊體非晶合金的研究取得了飛速的進展，已在多個塊體非晶合金系，如ZrTiCuNiBe系、ZrAlCuNi系、FeCoCrMoCBY系、PdNiCuP系、CuZrAlAg系等等。目前中開發出的Pd40Cu30Ni10P20塊體非晶合金中尺寸最大者已達72mm。非晶合金具有很高強度，但塑性變形量常常較小，壓縮變形量一般均小于1～2％。這使非晶合金材料的應用受到限制。因此開發出具有較大塑性變形能力的新型塊體非晶合金或探索提高非晶合金延性的方法意義十分重大。這將大大增加該合金材料的變形加工成型能力和應用的安全性。最近，開發具有一定塑性變形能力的非晶合金的研究中取得了進展，在Cu—Zr合金系、Pd—Si合金系、Pt—Ni-Cu-P合金系中已制備出具有較大塑性變形能力的塊體非晶合金。但根據文獻和專利檢索，迄今，尚未見公開報道存在具有較大塑性變形能力(一般指壓縮延性優于～5-10％)的Pd-Cu-Si塊體非晶合金。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種具有高強度和高塑性變形能力的Pd-Cu-Si塊體非晶合金材料和其制備方法。

本發明所提出的非晶合金的特征在于，化學成分組成為：

Pd：75.5—79at％；Cu：5—8at％；Si：15—17at％；

制備方法含有以下步驟：

1)母合金熔煉：采用真空合金熔煉方法將按合金成分配比的高純Pd、Cu和Si原料熔煉成母合金錠；

2)將玻璃包覆介質在高于熔點溫度的條件下熔化成液體；

3)在真空條件下將玻璃包覆介質在高于其熔點200度以上的條件下提純2小時以上，并且熔融態玻璃包覆介質液體要達到純凈和沒有氣泡的狀態；

4)在真空條件下將合金錠加入熔融玻璃包覆介質中，將溫度升高至高于合金熔點200度以上的溫度條件下保溫提純，在提純過程中，多次將合金熔體冷卻直至凝固，并再次升溫至提純溫度，若合金在凝固后再次升溫熔化時，不產生氣泡，則再繼續提純1小時后結束提純過程；

5)將提純后處于熔融狀態的合金熔體冷卻得到Pd-Cu-Si塊體非晶合金。

所述第2)步將玻璃包覆介質在高于熔點溫度的條件下熔化成液體是在石英管或合金熔煉用坩鍋中進行的。

所述第4)步所述的合金的總的提純時間為2～10小時。

所述第5)步所述的冷卻方法是將提純后處于熔融狀態的合金熔體和周圍的包覆介質一起慢冷至室溫。

所述第5)步所述的冷卻方法是將提純后處于熔融狀態的合金熔體和周圍的包覆介質一起水淬至室溫。

所述第5)步所述的冷卻方法是將提純后處于熔融狀態的合金熔體先凝固，然后將提純的合金在真空條件下再次熔化后快速凝固或鑄入金屬模。

所述玻璃包覆介質是無水玻璃包覆介質。

試驗證明：該材料具有約40—70％的壓縮塑性變形能力、約1500MPa的屈服強度、極佳的耐蝕性能。由于具有上述特殊的優異性能，使該合金在眾多領域有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為實施例1的產物尺寸圖；

圖2為實施例1的產物Pd₇₈₅Cu_5.5Si₁₆塊體非晶合金的壓縮應力—應變曲線圖。

具體實施方式

該合金的制備工藝：采用玻璃包覆介質(如B₂O₃玻璃包覆劑)提純工藝提純合金，然后采用空冷、水淬或其它快冷方法制備非晶合金材料。

該合金的組織結構特征：非晶態結構。其制備工藝過程如下：