[發明專利]鋯基合金錠及其制備方法和制得的鋯基非晶合金

有效

• 申請號: 201410133027.8
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103866209B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 李奉珪;李昊度
• 申請（專利權）人: 東莞臺一盈拓科技股份有限公司
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C16/00;C22C1/03
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司44215
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及合金錠技術領域，具體涉及鋯基合金錠及其制備方法和制得的鋯基非晶合金。

背景技術

非晶合金與液體相似，是具有不規則原子構造的合金，所以也被稱為非晶合金或Amorphous?alloy。通常情況下金屬的原子都有序排列形成結晶結構，但是非晶合金的原子排列不規則，且沒有結晶結構，所以比一般的金屬材料具有更高的強度、更好的彈性，而且比較輕，所以當初開發出來的時候在金屬業界引起了轟動效應。非晶合金加適當的熱之后會變成像塑料一樣自由成型的狀態，所以這種非晶合金制造方法開發出來后正躍升為新的工業材料。

2000年代初成功導入量產的鋯基非晶合金(Zriconium?base?Amorphous?alloy)是以鋯為基礎再加上銅、鎳、鈮、鋁等金屬制造而成的非晶合金，其合金表面非常光滑，所以被稱為Liquidmetal。非晶合金在IT產品(手機內、外構件)、醫療器械(人工股關節、膝關節、體內移植裝置、手術工具)、軍事用品、體育用品等領域非常受歡迎，非晶合金產品通過新型壓鑄方法鑄造成型，所以具有復雜結構容易成型、后加工費用最小化的優點。鋯基非晶合金(Zriconium-based?Amorphous?alloy)的主要原子-鋯(Zriconium)的原子序數為40，屬于第四族銀灰色的過渡金屬(與鈦(Ti)、鉿(Hf))共稱為鈦族)，其金屬本身容易起反應形成二氧化鋯保護膜，所以耐腐蝕性很強。此外這種金屬表面強度強、機械強度高、熱傳導性好。作為地球上儲藏量第九多的金屬在原子能、合成纖維、石油化學等領域廣泛使用。特別是在陶瓷產品、原子能發展領域中需求量增加很快。鋯對熱中子吸收斷面積在金屬材料中最少，而且其耐腐蝕性非常強，所以在原子能材料中需求最多。此外這種金屬不僅機械性能和耐腐蝕性非常好之外，還與用于核燃料的二氧化鈾(UO₂)兼容性非常好，適合用做反應堆的堆心結構材料。

鑒于鋯基非晶合金的應用，出現了鋯基合金錠材料，如申請號為97109961.8的中國發明專利申請?五元金屬非晶態合金，文中僅介紹鋯基合金錠的成分，并無介紹該鋯基合金錠的的制備方法；又如申請號為201110051331.4的中國發明專利申請?鋯基合金錠件及其制造方法，因其制備方法的缺陷不能得到具有準確原子配比的?鋯基合金錠。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種能得到具有準確原子配比的鋯基合金錠及其制備方法和制得的鋯基非晶合金。

本發明的目的通過下述技術方案實現：?

一種鋯基合金錠，所述鋯基合金錠由以下原子百分比的原子組成：

Zr????????45-70%

Cu???????10-20%

Ni????????8-18%

Al????????5-15%

Nb????????2-8%。

優選的，所述鋯基合金錠由以下原子百分比的原子組成：

Zr????????55-70%

Cu???????12-18%

Ni????????10-16%

Al????????8-12%

Nb????????2-6%。

更為優選的，所述鋯基合金錠由以下原子百分比的原子組成：

Zr????????57%

Cu???????15.4%

Ni????????12.6%

Al????????10%

Nb????????5%。

一種鋯基合金錠的制備方法，它包括以下步驟：

步驟A、母合金的制備：將鋯基合金錠所需的Nb金屬和部分Ni金屬通過真空電弧熔融法進行熔煉，得到母合金，采用真空電弧熔融法能使除了原材料中所含不純物之外不會混入其他不純物，保證了合金的純度；

步驟B、鋯基合金錠的制備：將步驟A得到的母合金和鋯基合金錠所需的Zr金屬、Cu金屬、Al金屬和剩余的Ni金屬，通過真空高周波熔融法進行熔煉，得到鋯基合金錠。

優選的，所述步驟A母合金的制備具體包括以下步驟：

步驟A1、熔融前：為了維持合金的純度、防止氧化，將真空電弧熔煉爐的熔融室抽至10^-4torr的真空度，然后向熔融室灌入高純氬氣，高純氬氣的量為熔融室容積的60%-80%；