[發(fā)明專利]一種高W含量Ni基非晶合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410514123.7
• 申請(qǐng)日: 2014-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104278220A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文勝;馬運(yùn)柱;張佳佳;葉曉珊;吳亞瑜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C45/04
• 分類號(hào): C22C45/04;C22C45/10;C22C1/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高W含量Ni基非晶合金及其制備方法。屬于非晶合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

與普通晶態(tài)金屬材料相比，非晶合金具有強(qiáng)度高、韌性好、耐蝕性高、抗腐蝕性能強(qiáng)以及在一定溫度下的超塑性等優(yōu)點(diǎn)，成為極具應(yīng)用潛力的新材料。但是，當(dāng)溫度超過(guò)晶化溫度時(shí)，非晶態(tài)將轉(zhuǎn)變成晶態(tài)相，非晶態(tài)的優(yōu)異性能將會(huì)顯著弱化，這樣便限制了非晶合金在較高溫度場(chǎng)合下的應(yīng)用。一般情況下，具有高含量高熔點(diǎn)元素的非晶合金具有較高的晶化溫度。鎢的熔點(diǎn)高，所以高鎢含量的非晶合金具有較高的晶化溫度。新一代核反應(yīng)的“First?Wall”材料長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境中(Fusion?engineering?and?design,2011,86:1719-1723)，大多數(shù)晶體材料由于具有晶界而耐腐蝕性能較低，以至于長(zhǎng)期未找到合適的“First?Wall”材料，而高鎢含量的非晶合金由于其自身特點(diǎn)將成為理想的“First?Wall”材料。同時(shí)，鎢的硬度和彈性模量也較高，根據(jù)非晶合金的楊氏模量和維氏硬度的關(guān)系為Hv＝0.06E，高鎢含量的非晶合金具有高彈性模量、高硬度的特點(diǎn)，這種特點(diǎn)可使其在高速載荷作用下具有非常高的動(dòng)態(tài)斷裂韌性，在侵徹過(guò)程中具有極高的自銳性，如將高鎢含量的非晶合金復(fù)合成穿甲彈材料，將大大減少鎢合金穿甲彈的“蘑菇頭”現(xiàn)象，提高其侵徹性能。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高鎢含量的非晶材料的研究不多。Inoue等人(Scripta?Metallurgica,1980,14(2):235-239)曾經(jīng)報(bào)道過(guò)W₇₀Si₂₀B₁₀甩帶非晶，具有超高的硬度。Ohtsuki等人(Applied?Physics?Letters，2004,14：4911-4913；Materials?Transactions,2005,46(1):48-53)曾利用銅輥甩帶制備出W₄₆Ru₃₇B₁₇非晶合金，其第一晶化溫度高達(dá)1174K，顯微硬度有16.8±1GPa，900K時(shí)的顯微硬度依然高于10GPa；接著又制備出W₅₄Rh₂₆B₂₀、W₅₆Ir₂₃B₂₁、W₄₅Re₂₃Ru₁₅B₁₇、W₃₇Ru₃₁Rh₁₈B₁₄、W₃₈Ir₁₇Ru₃₁B₁₄、W₄₆Ru₃₇B₁₅Si₂等多種非晶合金薄帶，都具有較高的晶化溫度。隨后Yoshimoto等(2007,(449-451):260-263)在Ohtsuki等人研究的基礎(chǔ)上對(duì)以上甩帶非晶合金進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)其晶化溫度在1049～1331K之間，顯微硬度在13～18GPa范圍。Suo等(Materials?Science?and?Engineering?A,2011,528:2912-2916)選擇曾做出了2mm寬、45μm厚W₃₀Fe₃₈B_32-xC_x(x＝5，7，10，13，15at.％)等系列真空甩帶，第一晶化溫度高達(dá)984～1067K，室溫下W₃₀Fe₃₈B_32-xC_x(x＝7，10，13，15at.％)甩帶非晶的顯微硬度在11.9到12.8GPa之間。可見(jiàn)高鎢含量的非晶合金表現(xiàn)出極高的物理及力學(xué)性能，具有巨大的應(yīng)用潛力。但是以上研究者設(shè)計(jì)非晶成分時(shí)大多選擇Ru、Rh、Ir等貴金屬，成本較高；而Suo等的研究雖然采用W、Fe、B和C四種元素，合金成本相對(duì)降低，但其成分配方中小原子半徑的B和C總含量較高，造成在電弧熔煉制備母合金過(guò)程中揮發(fā)嚴(yán)重，造成熔煉困難，另外較高含量的Fe使得非晶薄帶帶有一定磁性，限制了其在特殊環(huán)境下的應(yīng)用。