[發(fā)明專利]一種低成本塊體非晶合金

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510536901.7
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN105132837B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 申曦;趙海;朱勤旺;陳堂權(quán);朱秀娟;侯玉婷
• 申請（專利權(quán)）人: 常州世竟液態(tài)金屬有限公司
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10
• 代理公司: 常州市權(quán)航專利代理有限公司32280
• 代理人: 袁興隆

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及塊體非晶合金制造技術(shù)領域，尤其涉及一種低成本塊體非晶合金。

背景技術(shù)

Zr基非晶合金由于其結(jié)構(gòu)的特殊性使其具有諸多優(yōu)異的性能，如：高強度(≥1500MPa)、高硬度(約HRC50)、高彈性極限(約2％)、優(yōu)異的耐腐蝕性和液態(tài)近終成形性等，在消費電子、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天和交通運輸?shù)阮I域具有重要應用前景。

對于Zr基非晶合金，目前已經(jīng)開發(fā)出多種合金成分，如美國開發(fā)的Zr-Ti-Cu-Ni-Be體系的合金系，臨界冷速達到1K/s，非晶形成能力強、可制造能力強，但該合金體系中由于有毒元素Be元素的存在，制約其廣泛應用。日本開發(fā)的Zr-Al-Ni-Cu合金體系，其非晶形成尺寸可以達到φ30mm，但該合金體系所需制備條件比較苛刻，需要高純度原材料和高真空度制備技術(shù)。

現(xiàn)有的Zr基合金的GFA與韌性對合金中氧含量特別敏感。由于鋯和氧具有很強的結(jié)合力，合金熔體中容易生成氧化鋯或鋯/氧團簇，它們可作為非均質(zhì)成核的核心，使合金的GFA降低，同時微小的結(jié)晶在合金中成為微裂紋源，使得合金的韌性也隨之下降。由于在普通的實驗室或工業(yè)生產(chǎn)條件下，Zr基非晶合金中不可避免地會引入一定量的氧，因此生產(chǎn)過程中必須采用昂貴的高純原材料、而且熔煉、壓鑄過程要求抽高真空，真空度往往要求10^-2Pa以上甚至10^-3Pa，以防止合金中氧含量的升高造成非晶GFA的降低。高純原料(99.9％以上)及苛刻的保護性氣氛造成Zr基非晶合金的制備成本非常高，不能滿足大規(guī)模的量產(chǎn)。當采用市場上較為普遍的工業(yè)級原料時，又不能制備出具有一定尺寸的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的部件及產(chǎn)品，同時還會導致合金的韌性大幅下降，從而導致最終產(chǎn)品可靠性大幅下降，嚴重制約了其生產(chǎn)和應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中非晶合金體系在工業(yè)化連續(xù)性生產(chǎn)過程中對氧含量的敏感度較高，很難形成塊狀非晶的問題，本發(fā)明提供了一種低成本塊體非晶合金，大幅度降低了配方對氧含量的敏感度，在較高的氧含量下，仍然可以形成塊的、可工業(yè)化應用的塊體非晶。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種低成本塊體非晶合金，所述非晶合金的組成為：Zr_a(Hf,Ti)_bAl_c(Cu_xNi_y)_d(Ag,Re)_e(Li,Na,K,Si,Mg,Ca)_fO_g，其中a、b、c、d、e、f、g為各元素在非晶合金中對應的原子百分比含量，分別為：45≤a≤70，5≤b≤10，3≤c≤15，20≤d≤40，0≤e≤3，0≤f≤10，0.05≤g≤1，且0.2≤x/y≤5，0.1≤e+f≤10，Re為La、Ce、Po、Ho、Er、Nd、Gd、Dy、Sc、Eu、Tm、Tb、Pr、Sm、Yb、Lu、Y元素中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述Re為La、Ce、Po、Ho、Er、Nd、Gd、Dy、Sc、Eu、Tm、Tb、Pr、Sm、Yb、Lu元素中的一種或幾種與Y的組合。

具體地，所述Ti占所有原子百分含量不小于5。

具體地，所述各元素在非晶合金中對應的原子百分比含量分別為：50≤a≤60，5≤b≤7，7≤c≤12，25≤d≤35，0.1≤e≤1.5，0.5≤f≤10，0.05≤g≤1。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種低成本塊體非晶合金，大幅度降低了配方對氧含量的敏感度，在較高的氧含量下，仍然可以形成極限非晶尺寸較大的、韌性較為優(yōu)異的塊體非晶，且成本低廉，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明的塊體非晶合金中引入了Li,Na,K,Si,Mg,Ca等元素，這些元素的原子尺寸小，有利于原子在微觀形態(tài)上的堆積，能夠有效抑制金屬液體在冷卻過程中的晶化，同時在熔融狀態(tài)下與O原子的親和度高于Zr，易形成低密度的氧化物浮在金屬液表面，并于真空氣氛下分解，從而從根本上增加了非晶合金的形成能力，從而使非晶合金制成所需原材料的選擇范圍更為寬廣，并可在不選擇高純原材料的條件下，具有良好非晶形成能力，同時降低生產(chǎn)工藝條件，大大降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為利用本發(fā)明的一種低成本塊體非晶合金制備出的測試樣件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所用的測試樣件所使用的測試儀器。

具體實施方式

本發(fā)明中塊體非晶合金的制備工藝如下：