[發(fā)明專利]一種鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102912262A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉龍飛;楊俊;顏建輝;郭源君
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域????

本發(fā)明涉及一種非晶金屬和復(fù)合材料，特別涉及一種添加MoSi₂顆粒的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

塊體非晶態(tài)合金具有一系列優(yōu)異的物理、力學(xué)和化學(xué)性能，但其在低溫（室溫）、高應(yīng)力條件下的塑性變形極易發(fā)生變形局域化，形成剪切帶，進(jìn)而在拉伸或剪切條件下發(fā)生災(zāi)難性的破壞，使得塊體非晶態(tài)合金應(yīng)用的可靠性變得難以預(yù)測。為提高和改善塊體非晶合金的變形、受沖擊性能，近幾年來，人們通過在塊體非晶中引入具有不同強度和剪切模量的第二相以改善非晶合金的室溫塑性和斷裂脆性，發(fā)展了一種新型的復(fù)合材料，即塊體非晶復(fù)合材料。?通過外加或原位析出方式在非晶基體中引入如WC、ZrC，高熔點金屬W、Ta粒子、bcc-β、Nb枝狀晶，富Ta固溶體等第二相，能夠阻礙單一剪切帶的擴展，促使多重剪切帶的形成，使應(yīng)力重新分布，是目前提高BMG塑性和斷裂韌性的一種有效方法。

雖然經(jīng)過十幾年的發(fā)展和研究，塊狀非晶合金復(fù)合材料已取得了很大的進(jìn)展，但無論是基礎(chǔ)理論、還是微觀結(jié)構(gòu)、宏觀性能及新材料探索方面，都還存在大量的問題有待解決。在各種塊狀非晶形成合金中，鋯基塊狀非晶發(fā)現(xiàn)的最早，研究的也最完善。現(xiàn)已能夠制備出直徑為30mm?Zr₅₅?Cu3₀?Ni₅Al₁₀的四元大塊鋯基非晶合金。由于其形成能力強、制備方法比較簡單而且強度高等特點，被認(rèn)為是很具有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)材料。

根據(jù)第二相的引入方式的不同，非晶基復(fù)合材料的制備工藝分為外加法和內(nèi)生法兩種方法：1、外生法，即將增強相通過物理的方法加入到基體中，使其彌散分布于基體合金中。2、內(nèi)生法(原位法)，利用晶核的生成和長大，結(jié)晶出所要的增強相，均勻分布于基體內(nèi)。內(nèi)生法制備非晶合金復(fù)合材料的思路是在一種強非晶形成合金中加入高熔點的合金化元素，在冷卻凝固過程中能先析出塑性增強相，殘余液體是共晶成分或近共晶成分，具有比較強的非晶形成能力，在快速冷卻下形成非晶，從而形成塑性相增強的非晶基復(fù)合材料。析出的塑性相有金屬間化合物或金屬固溶體，塑性相及其復(fù)合界面的存在改變了非晶合金在外力作用下剪切帶的形成和擴展。例如，在銅-鋯非晶合金中，原位析出TiC不僅使屈服強度增加280MPa，而且使材料的塑性也得到顯著的提高。現(xiàn)有的內(nèi)生法制備的非晶合金材料已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但是大部分添加的為粉末狀的原料（如硼粉、碳粉）或者塊狀物料；在熔煉時粉末狀物料極易揮發(fā)，塊狀物料卻難以熔煉均勻。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種添加MoSi₂顆粒的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所提供的材料的制備方法簡單，分散均勻，尺寸大，硬度高，熱穩(wěn)定性好，抗壓強度高。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料，其成分表達(dá)式為：?(Zr_aCu_bNi_cAl_d)_e(MoSi₂)_f，其中a、b、c、d為原子百分比，e、f為體積分?jǐn)?shù)，a=55，?b=?30，?c=?5，?d=?10；0.95≤e≤1，0≤f≤0.05，且a+b+c+d=100，e+f=1。

上述的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料中，所述f=0.01，e=0.99。

上述的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料中，所述f=0.02，e=0.98。

上述的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料中，所述f=0.03，e=0.97。

上述的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料中，所述f=0.04，e=0.96。

上述的鋯基內(nèi)生相非晶復(fù)合材料中，所述e=0.95，f=0.05。