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[發(fā)明專利]具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201010106006.9 申請日: 2010-02-05
公開(公告)號: CN101787501A 公開(公告)日: 2010-07-28
發(fā)明(設(shè)計)人: 吳淵;呂昭平;陳國良;惠希東;張勇 申請(專利權(quán))人: 北京科技大學
主分類號: C22C45/10 分類號: C22C45/10;B22D18/06
代理公司: 北京東方匯眾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11296 代理人: 劉淑芬
地址: 100083*** 國省代碼: 北京;11
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 具有 拉伸 塑性 加工硬化 能力 塊體 金屬 玻璃 復(fù)合材料
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及非晶態(tài)合金領(lǐng)域,具體地說是通過合適的成分設(shè)計和冷卻 速度調(diào)節(jié)得到具有大拉伸塑性和優(yōu)良加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材 料。

背景技術(shù)

與常規(guī)晶體金屬材料相比,金屬玻璃材料的原子排列沒有周期性,呈現(xiàn) 長程無序的特點,因而變形不是以位錯的模式進行,而是以局域的剪切帶 模式進行;這種變形特點在使金屬玻璃具有高的硬度、強度,大的彈性模 量的同時,也造成了其最大的缺點:室溫脆性和應(yīng)變軟化,嚴重制約著其 作為工程材料的應(yīng)用。經(jīng)過研究人員多年的努力,逐步開發(fā)出了一些具有 一定室溫壓縮塑性的金屬玻璃體系,但是單一非晶相的金屬玻璃材料在拉 伸變形時依然呈現(xiàn)出幾乎為零的塑性變形。

從2008年開始,以美國加州理工學院W.L.Johnson教授研究組為首幾 個研究組采用成分調(diào)控和半固態(tài)處理的方法,通過在金屬玻璃的基體中內(nèi) 生形成晶化相,在鋯-鈦-基的金屬玻璃中開發(fā)出了幾種具有拉伸塑性的塊體 金屬玻璃復(fù)合材料體系,這些內(nèi)生枝晶的塊體金屬玻璃復(fù)合材料能夠具有 大于10%的拉伸塑性,并可具有較大的抗疲勞性能,但其拉伸屈服后依然 呈現(xiàn)出應(yīng)變軟化的特點,亦即應(yīng)力隨著應(yīng)變的增大而變小。應(yīng)變軟化的特 點使得金屬玻璃復(fù)合材料在屈服后會發(fā)生迅速的斷裂,而沒有后續(xù)的承載 能力,因而該類的金屬玻璃復(fù)合材料依然無法獲得實際的工程應(yīng)用。研究 表明,這類枝晶強化的塊體金屬玻璃復(fù)合材料的變形機理為通過在晶體-非 晶界面上的位錯塞積的模式,實驗證明,這種通過位錯塞積模式的變形方 式不足以產(chǎn)生金屬玻璃復(fù)合材料的拉伸加工硬化行為。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于通過在塊體金屬玻璃復(fù)合材料中原位生成能夠在應(yīng) 力作用下發(fā)生相變的晶態(tài)相,并通過變形過程中發(fā)生的孿晶相變來獲得較 大的拉伸塑性和加工硬化能力,解決金屬玻璃材料應(yīng)變軟化問題。因此, 本發(fā)明提供了一類能在不同冷卻速度形成,且具有拉伸塑性和加工硬化能 力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:

一種具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料,是通過合 金成分控制和冷卻速度調(diào)節(jié),在金屬玻璃中生成在變形過程中能夠發(fā)生相 變的晶相,通過變形產(chǎn)生相變而獲得具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體 金屬玻璃復(fù)合材料。

所述具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料的合金成 分的表達式為:ZraCubAlcMd(原子摩爾比),其中M為Co、Ni、Fe、Ti、 Zn、Ga、Sn、Mg中的至少一種,其中0≤a≤70,0≤b≤70,0≤c≤10,0≤d≤ 5,且a+b+c+d=100。

所述具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料的合金成 分的表達式為:ZraCubAlcNe(原子摩爾比),其中N為V、Cr、Nb、Mo、 Ag、Au、Pd、Pt、Ta、W、Hf、Be、Pb中的至少一種,其中其中0≤a≤70, 0≤b≤70,0≤c≤10,0≤e≤3,且a+b+c+e=100。

所述具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料的合金成 分的表達式為:ZraCubAlcTf(原子摩爾比),其中T為稀土元素中的至少一 種,其中0≤a≤70,0≤b≤70,0≤c≤10,0≤f≤2,且a+b+c+f=100。

所述具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料的合金成 分的表達式為:ZraCubAlcMdNeTf(原子摩爾比),其中M取自Co、Ni、Fe、 Ti、Zn、Ga、Sn、Mg,N取自V、Cr、Nb、Mo、Ag、Au、Pd、Pt、Ta、 W、Hf、Be、Pb,T取自稀土元素,其中0≤a≤70,0≤b≤70,0≤c≤10,0≤d ≤5,0≤e≤3,0≤f≤2,且a+b+c+d+e+f=100。

所述具有拉伸塑性和加工硬化能力的塊體金屬玻璃復(fù)合材料中,a的取 值為a=40-60。

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