[發(fā)明專利]一種Ti基非晶合金復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN108070800B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張龍;張海峰;朱正旺;付華萌;李宏;王愛民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10
• 代理公司: 21002 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

本發(fā)明公開了一種Ti基非晶合金復(fù)合材料，屬于非晶合金復(fù)合材料領(lǐng)域和Ti合金領(lǐng)域。這種Ti基非晶合金復(fù)合材料與傳統(tǒng)Ti合金以及傳統(tǒng)非晶合金內(nèi)生復(fù)合材料具有明顯不同的特征。其新穎特征在于：(1)在冷卻過程中，亞穩(wěn)β?Ti晶粒內(nèi)部產(chǎn)生雙凸透鏡狀非晶相；(2)透鏡狀非晶相沿<110>_β和<001>_β方向分布；(3)非晶區(qū)域中有些沒有坍塌的β?Ti直條，沿<111>_β或<112>_β方向分布；(4)這種微觀結(jié)構(gòu)只存在于很窄范圍的亞穩(wěn)β合金成分中：(Ti_1?yZr_y)_100?3.9x(Cu_2.3M_1.6)_x，0.8<x<1.5，0.35<y<0.4，其中M為Fe、Co或Ni。具有這種微觀組織的Ti基合金具有良好的潛在應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非晶合金內(nèi)生復(fù)合材料和Ti基合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Ti基非晶復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

非晶內(nèi)生復(fù)合材料的形成是通過合金熔體在快速凝固過程中原位析出晶態(tài)相，并且剩余液相被凍結(jié)為連續(xù)的非晶基體。根據(jù)原位析出晶態(tài)相種類的不同，目前開發(fā)的非晶內(nèi)生復(fù)合材料可以分為兩類：β-型非晶內(nèi)生復(fù)合材料和B2-型非晶內(nèi)生復(fù)合材料。β-型非晶內(nèi)生復(fù)合材料的微觀組織是原位析出β-Ti/Zr相(一般呈枝晶狀)分布在Ti/Zr基非晶合金連續(xù)基體之中。B2-型非晶內(nèi)生復(fù)合材料的微觀組織是原位析出B2-CuZr相(一般呈球形)分布在CuZr基非晶合金連續(xù)基體之中。由于塊體非晶合金的塑性形變集中在局域化的剪切帶中，塊體非晶合金大都無明顯宏觀塑性，所以具有連續(xù)非晶基體的非晶內(nèi)生復(fù)合材料通常塑性較差，特別是拉伸塑性很差。

另一方面，亞穩(wěn)β-Ti合金(體心立方結(jié)構(gòu))在從β相區(qū)冷卻過程中，由于體心立方晶格在熱力學(xué)上的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致發(fā)生馬氏體相變產(chǎn)生α′相或α″相。α′馬氏體或α″馬氏體大都呈板條或者雙凸透鏡狀分布在亞穩(wěn)β-Ti合金基體之中。這種α′或α″馬氏體組織對亞穩(wěn)β-Ti合金的力學(xué)性能具有重要影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Ti基非晶合金復(fù)合材料及其制備方法，通過控制材料化學(xué)成分及制備工藝，使得亞穩(wěn)β-Ti晶粒內(nèi)部產(chǎn)生呈透鏡狀非晶相，具有這種微觀組織的非晶合金復(fù)合材料具有良好的潛在應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種Ti基非晶合金復(fù)合材料，該復(fù)合材料的化學(xué)成分按原子百分比設(shè)計(jì)為：(Ti_1-yZr_y)_100-3.9x(Cu_2.3M_1.6)_x，其中：0.8<x<1.5，0.35<y<0.4；M為Fe、Co或Ni；該復(fù)合材料的化學(xué)成分按原子百分比設(shè)計(jì)優(yōu)選為：(Ti_1-yZr_y)_100-3.9x(Cu_2.3M_1.6)_x，其中：0.9<x<1.3，y＝0.385。

該復(fù)合材料是由透鏡狀非晶相和β-Ti基體組成，透鏡狀非晶相分布在β-Ti晶粒內(nèi)部，并沿著<110>_β和/或<001>_β方向分布。一些透鏡狀非晶相中存在β-Ti直條，β相直條與β相基體取向基本一致，沿<111>_β和/或<112>_β方向分布。該復(fù)合材料中非晶相與β-Ti基體化學(xué)成分相同。

上述具有新的微觀組織的Ti基非晶合金復(fù)合材料的制備方法包括以下兩種方式：