[發明專利]調控Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶復合材料熱穩定性的方法

有效

• 申請號: 201610537141.6
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN106011697B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 李金山;李力源;王軍;卜凡;寇宏超
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22F1/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明內容涉及鈦基非晶復合材料熱穩定性及機械性能的一種工藝調控方法，屬于材料制備工藝技術領域內容。

背景技術

非晶合金具有長程無序，中短程缺位有序的結構，具有諸多不同于傳統晶態合金的獨特性能如高強度、高硬度、良好的耐磨性和抗腐蝕性、易于近凈形加工成形等，是近20年材料領域的研究熱點。但由于非晶合金在熱力學上處于能量的亞穩態，在一定條件下存在自發向能量降低方向轉化為晶態的可能性，物理上稱為非晶晶化，即在較高溫度時發生原子級弛豫過程而使其原有的某些優異性能損失，如金屬玻璃的原子擴散系數以及鐵磁金屬玻璃的飽和磁化強度和居里溫度，電阻率、比熱、體積模量、楊氏模量等均會發生不利變化。這種時效作用導致非晶合金的老化、變脆，成為非晶合金實際工程應用的瓶頸問題。

相對于其它非晶合金而言，鈦基非晶合金具有成本較低、比強度高以及楊氏模量適中等特點，因而越來越受到人們的關注，成為一種潛在的輕質結構材料。但由于缺乏位錯滑移、孿生等變形機制，非晶的塑性很大程度上依賴于剪切帶的運動，而剪切帶的滑動與增殖極易局域化，形成單一主剪切帶，其近乎為零的拉伸塑性大大限制了工程應用。在不大的應力下即會造成材料災難性的斷裂。在非晶基體上引入韌性的第二相(通常為晶態相)制成復合材料，可以在變形時限制剪切帶的擴展和促進多重剪切帶的萌生，從而使非晶復合材料具有良好的綜合力學性能。鈦基非晶復合材料不但具有其它非晶復合材料良好的塑性，同時又兼具了鈦基非晶高比強度的特點，具有良好的應用前景。對于此類材料如何調整工藝增強非晶合金的熱穩定性，即依靠低溫的原子弛豫由非晶合金的亞穩態過渡為較為穩定的另一亞穩態，對于保留或提高其優異的綜合性能具有重要的指導意義。

西北工業大學(王鵬，寇宏超，白潔等.塑性鈦基非晶復合材料的制備及性能[J].復合材料學報,2012(29))設計出成分為Ti_(44+x)Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be_(19-x)的一系列鈦基非晶復合材料，通過測試發現其中成分為Ti₄₈Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be₁₅非晶復合材料具有非常良好的綜合力學性能，其壓縮屈服強度為1370MPa，壓縮塑性為33.8％，具有一定的應用潛力。

近些年來，國內外學者通過靜載、表面噴丸、離子輻照等多種工藝來解決非晶合金的老化問題，這些方法都能發揮一定的抗老化作用，使得非晶的某些性能如塑性變形得到了不同程度的提高。如物理所非晶研究組和劍橋(Z.Lu,W.Jiao,W.H.Wang et al.Phys.Rev.Lett.113,045501,2014)合作發展的一種簡單室溫纏繞法可以方便、有效地調制非晶合金La₇₅Ni_7.5Al₁₆Co_1.5、Pd₄₀Ni₁₀Cu₃₀P₂₀等中的流動單元濃度，實現非晶合金中的室溫塑性變形。但存在剪切帶難于調控，只能影響非晶合金表面性能，成本的下降空間較小等問題。