[發明專利]含Zn的Mg-Cu-Gd塊體非晶合金及制備方法

無效

• 申請號: 201310094966.1
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103173699A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 高鵬;劉光波;楊少強;薛柱;張密林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C1/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種塊體非晶合金，本發明也涉及的是一種塊體非晶合金的制備方法。

背景技術

進入21世紀，隨著我國航空航天、電子、機械等工業的發展，對質量輕、綜合性能優異的合金材料提出了更高要求。在此背景下，對高性能的輕型合金有著迫切需求，因此，加大輕質高強度結構材料的研究與發展勢在必行。鎂基非晶合金由于其質量輕、強度高、玻璃形成能力強，并且其原料且價格便宜等諸多優勢，是作為輕質高強度結構材料的理想候選者，具有極為廣闊的應用前景。

早期，鎂基非晶合金的研究主要集中于玻璃形成能力較強的Mg-Cu-(Y,Gd)系三元非晶合金。后來，隨著非晶合金的發展，人們在此基礎上通過調整合金成分以及添加其他元素(如Al、Ag、Li、Pd、Ni和Zn等)的方法發展了一系列具有較大玻璃形成能力和優異力學性能的四元、五元及五元以上鎂基非晶合金。鎂基非晶合金的出現為發展輕質高強度結構材料開辟了一條新的途徑，目前世界各國均致力于這類鎂基非晶合金材料的發展。最近，Yuan等(G.Y.Yuan,T.Zhang?and?A.Inoue,Mater.Trans.JIM,2003,44:2271)和Li等(Z.G.Li,X.Hui,C.M.Zhang?and?G.L.Chen,J.Alloys?Compd.,2008,454:168)在Mg-Cu-Y三元非晶合金基礎上分別制備并研究了Mg-Cu-Zn-Y四元非晶合金。結果均發現，Zn元素的加入會顯著提Mg-Cu-Y三元非晶合金的力學性能，其中成分為Mg₅₈Cu₂₅Zn₇Y₁₀非晶合金的壓縮斷裂強度達到了1090MPa，要遠高于Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀非晶合金的823MPa。然而盡管如此，目前還沒有在Mg-Cu-Gd三元非晶合金中加入Zn，研究和制備Mg-Zn-Cu-Gd四元非晶合金的相關報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高壓縮斷裂強度和顯微硬度的含Zn的Mg-Cu-Gd塊體非晶合金。本發明的目的還在于提供一種能減少Mg等低熔點金屬的燒失量，保證合金成分的準確性的含Zn的Mg-Cu-Gd塊體非晶合金的制備方法。

本發明的含Zn的Mg-Cu-Gd塊體非晶合金的名義成分為Mg_65-xZn_xCu₂₅Gd₁₀，其中x=3，5，8at.﹪。

本發明的含Zn的Mg-Cu-Gd塊體非晶合金的制備方法為：

1、母合金的制備：將純度為99.9％的鎂塊、純度為99.9％的鋅塊、純度為99.8％的銅錠和純度為99.99％的釓塊按名義成分Mg_65-xZn_xCu₂₅Gd₁₀配料，其中x=3，5，8at.﹪；首先將銅錠和釓塊原料放入石英試管內，置于感應熔煉爐感應線圈中心，關閉爐門，然后抽真空至10^-4Pa，充入10^-2Pa的氬氣，在氬氣保護下用真空感應熔煉的方法進行Cu-Gd中間合金的熔煉；然后將Cu-Gd中間合金打磨拋光，粉碎后與鎂塊和鋅塊混合，用與Cu-Gd中間合金的熔煉相同的熔煉方法制備Mg-Zn-Cu-Gd母合金；

2、非晶合金樣品制備：將制得的Mg-Zn-Cu-Gd母合金打磨拋光，用超聲波振蕩器對其進行清洗，粉碎后裝入石英試管內，置于感應熔煉爐的感應線圈中心，關閉爐門，往石英試管上端儲氣罐內充入壓力為P₁的高純氬氣，P₁=5×10^-2Pa，將爐腔反復抽高真空后充入5×10^-2Pa的氬氣保護氣形成P₂的負壓，在氬氣氣氛的中頻真空感應熔煉爐中重熔母合金，將得到的熔融態Mg-Zn-Cu-Gd母合金在壓力差P=P₁+P₂的作用下噴入銅模型腔中，獲得Mg-Zn-Cu-Gd塊體非晶合金。