[發(fā)明專利]Ti-Zr-Nb-Cu-Be系非晶復(fù)合材料組織的調(diào)控方法及調(diào)控裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410205546.0
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104028733A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李金山;王軍;寇宏超;白潔;李力源;胡銳;張鐵邦;唐斌;楊劼人;薛祥義
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D27/02;C22C45/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非晶復(fù)合材料凝固組織調(diào)控領(lǐng)域，具體為一種調(diào)控Ti基非晶復(fù)合材料凝固組織的技術(shù)及其相關(guān)裝置。

背景技術(shù)

相比于傳統(tǒng)的非晶合金而言，非晶復(fù)合材料具有高的塑性，優(yōu)異的玻璃形成能力等優(yōu)異的性質(zhì)。有望作為一種新型的材料在航天，航空，航海等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而其中內(nèi)生鈦基非晶復(fù)合材料其相對較低的密度，高的比強(qiáng)度，有望成為新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料。然而，鈦基非晶復(fù)合材料中Ti等元素的高溫下高的活性使其易于和其他材料發(fā)生反應(yīng)，難以進(jìn)行調(diào)控。同時(shí)，形成非晶基體需要較高的冷速，這也限制了傳統(tǒng)依賴于冷速調(diào)控的凝固過程調(diào)控方法應(yīng)用。鈦基非晶復(fù)合材料缺乏有效的組織調(diào)控方法進(jìn)一步限制了其應(yīng)用。

眾所周知，材料的機(jī)械性能與組織有密切的關(guān)系?；诓煌氖褂靡?，調(diào)控方法是否有效合理將直接影響材料的使用性能。而目前針對于非晶復(fù)合材料鑄態(tài)組織的調(diào)控方法相對簡單主要分為以下幾種：1.冷速調(diào)控法2.成分設(shè)計(jì)法3.Bridgman(布里奇曼)方法等。而內(nèi)生鈦基非晶復(fù)合材料由于其較高的活性相對有效的組織調(diào)控方法顯的更加重要。

簡單冷速控制法：由于非晶復(fù)合材料冷卻過程中枝晶相作為先析出相首先析出，而非晶基體依然需要高的冷速。《Dendrite?size?and?tensile?ductility?in?Ti-based?amorphous?alloys?containing?ductile?dendrites》(Changwoo?Jeon,Choongnyun?Paul?Kim,Hyoung?Seop?Kim,Sunghak?Lee,Materials?Science&Engineering?A587(2013)143–149)和《Quasi-static?and?dynamic?compressive?deformation?behaviors?in?Zr-based?amorphous?alloys?containing?ductile?dendrites》(Changwoo?Jeon,Minju?Kang,Choongnyun?Paul?Kim,Hyoung?Seop?Kim,Sunghak?Lee,Materials?Science&Engineering?A579(2013)77–85)等文獻(xiàn)中通過不同銅模尺寸調(diào)控冷速的方法獲得具有不同枝晶尺寸的非晶復(fù)合材料。但是冷速控制法缺點(diǎn)在于，由于非晶復(fù)合材料基體非晶化需要高的冷速，凝固時(shí)間很短。雖然能夠在一定程度上改變非晶復(fù)合材料中晶體相枝晶的尺寸，但是對于組織調(diào)控范圍小。同時(shí)，由于銅模散熱原因?qū)е缕浣M織不均勻性明顯，靠近銅模一側(cè)具有高的冷速，枝晶細(xì)小。而遠(yuǎn)離銅模一次冷速較低枝晶相對粗大。組織的不均勻?qū)O大地影響復(fù)合材料的性能及應(yīng)用。

成分設(shè)計(jì)法：這種方法目前廣泛的應(yīng)用于非晶復(fù)合材料組織調(diào)控中，中國專利局公布的《一種鋯基非晶復(fù)合材料及其制備方法》(公開號:CN102061429A)的發(fā)明專利中采用了成分控制的方法調(diào)控了內(nèi)生鋯基非晶復(fù)合材料組織。文獻(xiàn)《Composition?dependence?of?the?microstructure?and?the?mechanical?properties?of?nano/ultrafine-structured?Ti–Cu–Ni–Sn–Nb?alloys》(G?He,J?Eckert,M?Hagiwara,Acta?Materialia52(2004)3035–3046)等文章均報(bào)道通過成分調(diào)控可以控制非晶復(fù)合材料的組織，獲得性能優(yōu)異的非晶復(fù)合材料。這種方法雖然調(diào)控了非晶復(fù)合材料的組織，但同時(shí)改變了非晶復(fù)合材料的成分，不能針對具有特定成分的非晶復(fù)合材料進(jìn)行調(diào)控。其次，這種組織的調(diào)控類似于合金成分設(shè)計(jì)，組織調(diào)控缺乏針對性和有效性，效率低，造成成本增加。