[發(fā)明專利]一種非晶合金及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110421224.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102534437A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮清;張法亮;李運(yùn)春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C45/10
• 分類號(hào): C22C45/10;C22C45/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非晶合金及其制備方法。

背景技術(shù)

非晶合金出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)六十年代，最初的非晶合金由于臨界尺寸(形成非晶的最大尺寸)只能達(dá)到微米級(jí)，而難以得到實(shí)際應(yīng)用，但高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕及優(yōu)異的高溫流動(dòng)性等材料性能吸引了廣大科研工作者而廣為研究，并不斷開(kāi)發(fā)出大臨界尺寸并適于工業(yè)化生產(chǎn)的非晶合金，其臨界尺寸逐漸從微米級(jí)發(fā)展到毫米級(jí)甚者可達(dá)到厘米級(jí)，通常情況下把臨界冷卻速率小于500℃/s，臨界尺寸大于1mm的非晶合金稱為大塊非晶合金，大塊非晶合金的出現(xiàn)為工業(yè)化生產(chǎn)提供了可能。

但非晶合金的非晶形成能力很容易受到非金屬元素或雜志元素的影響，導(dǎo)致非晶合金臨界尺寸的大幅減小甚至無(wú)法形成非晶，尤其氧氮等非金屬氣體元素會(huì)大幅惡化臨界尺寸【W(wǎng)eihua?Wang，Progress?in?Materials?Science，Volume?52，Issue?4，May?2007，Pages?540-596】，因此通常情況對(duì)原材料的純度要求非常苛刻，對(duì)冶煉環(huán)境的要求也非常研究，甚至需要高真空的制備條件【C.T.Liu?etc，Metallurgical?and?materials?transaction?A，1998，Vol29A，P1811-1820】，由此大大增加了生產(chǎn)成本，并難于工業(yè)化生產(chǎn)。

另外，雖然Peker和Johnson研究開(kāi)發(fā)的Zr-Ti-Cu-Ni-Be合金體系【US?5288344】及Yong?Zhang等人【US?6682611B2】開(kāi)發(fā)的Zr-M-N-Y等合金體系，既具有良好的非晶合金臨界尺寸，又降低了對(duì)原材料純度及制備條件的要求，尤其可以有效的降低氧含量，但合金中含有大量的Be、Y等貴重金屬，導(dǎo)致高昂的生產(chǎn)成本和使用成本，限制了非晶合金的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種非晶合金。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種非晶合金的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的非晶合金的化學(xué)式為Zr_aCu_bAl_cM_dN_e，其中M表示選自Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb及稀土元素中的一種或多種，N表示Ca、Mg、C元素中的一種或多種，a、b、c、d、e分別表示原子百分?jǐn)?shù)，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤2，且a+b+c+d+e＝100。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非晶合金，通過(guò)在其中添加鈣、鎂、碳元素有效的降低或消除了貴重金屬的使用量，而且鈣、鎂、碳元素的添加有效地抑制了非晶合金中氧、氮等非金屬元素的含量，改善了非晶合金的臨界尺寸及機(jī)械性能，從而更適合工業(yè)化生產(chǎn)的推廣。此外，由于鈣、鎂、碳元素的添加，使得對(duì)非晶合金原材料純度的要求有所降低，有利于降低生產(chǎn)成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的非晶合金還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述非晶合金中含有原子百分?jǐn)?shù)為2％以內(nèi)的雜質(zhì)元素。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述非晶合金中含有體積百分比50％以上的非晶相。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述非晶合金的臨界尺寸大于1mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述非晶合金中的氧和氮的濃度分別小于1000ppm。

此外，根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的非晶合金的制備方法，包括如下步驟：

a)按預(yù)定配比提供非晶合金母體和添加物；

b)在真空及惰性氣體條件下對(duì)所述非晶合金母體和所述添加物進(jìn)行冶煉，得到混合熔體；以及

c)將所述熔體進(jìn)行鑄造冷卻，得到非晶合金。

根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的非晶合金的制備方法，通過(guò)添加添加物，有效地降低或消除了貴重金屬的使用量，而且還可以有效地抑制非晶合金中氧、氮等非金屬元素的含量，改善非晶合金的臨界尺寸及機(jī)械性能，從而更適合工業(yè)化生產(chǎn)的推廣。此外，由于添加物的添加，使得對(duì)非晶合金原材料純度的要求有所降低，有利于降低生產(chǎn)成本。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在所述步驟b)中，所述冶煉具體為：將所述非晶合金母體與所述添加物進(jìn)行混合并同時(shí)冶煉，得到所述混合熔體。