[發明專利]U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu系非晶基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611227783.2
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106756638B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 黃火根;劉天偉;柯海波;蒲朕;張鵬國;張培;吳敏
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C45/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 沈強

本發明公開了一種U?Zr?Be?Ti?Ni?Cu系非晶基復合材料及其制備方法，以豐富非晶合金的種類，并提供一種塊體鈾非晶合金，以滿足工業應用的需要。本發明的非晶合金作為一種新的非晶合金，其具有較好的鈍化性能、抗腐蝕能力和壓縮強度，并且成功制備出直徑達2～15mm的非晶合金棒樣，有效解決了目前尚無塊體鈾非晶合金的缺陷，對于非晶合金的發展具有顯著的進步意義。

技術領域

本發明涉及材料領域，尤其是非晶合金和復合材料領域，具體為U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu系非晶基復合材料及其制備方法，該材料是以U或Zr金屬為基體的U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu塊體非晶合金復合材料。本發明的U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu系非晶基復合材料可以為帶狀，也能制備成塊體，有效解決現有鈾基合金無法制備塊體的問題。

背景技術

鈾合金是重要的核能和軍事材料，但晶體缺陷的存在使得現役鈾合金的耐蝕性較差、力學性能不穩定，而非晶態結構的合金因沒有晶體缺陷而具有優異的耐腐蝕和力學性能；因此，高性能鈾非晶合金具有重要的研究意義。

鈾非晶合金早在上個世紀50年代已有報道，Bleiberg等人在期刊《Transactionsof the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers》第212卷首次采用輻照方法獲得U-Si系非晶。在上個世紀80年代，這種非晶合金研究達到高潮，其中代表性工作是Giessen等人在期刊《Acta Metallurgica》第30卷和“Proceedings of the 3^rdinternational Conference on Rapid Quenching”國際會議上公布了U-M(M＝Fe、Mn、Co、Ni、Cr、V、Si、Os、Ir、Pd)系列二元非晶合金，以及Drehman等人在期刊《Journal of Non-Crystalline Solids》第76卷中系統地研究了U-Fe、U-Ni和U-Co系非晶合金。之后到1996年，Gambino等人在編號為US5534360的專利中又公布了U-L(L＝N，P，As，Sb，Bi，S，Se，Te，Po)系列非晶材料。

上述非晶合金材料都是由國外研究機構報道，但均存在非晶形成能力不高，難以形成塊體非晶材料的缺陷，因而應用受限。

我國早期的鈾非晶合金研究工作未見報道。從2013年開始，申請人所在團隊專注于鈾非晶合金研發，得到系列三元和四元的新型鈾非晶合金材料。至今，我們申請國家發明專利3項，分別為《一種U-Pd-Ni-Si非晶合金及其制備方法》(已授權，專利號：ZL201310374514.9)、《一種鈾基非晶合金的制備方法》(已授權，專利號：ZL201410580538.4)、《U-Co-Al系非晶合金及其制備方法》(申請號：201410814284.8)。此外，2015和2016年我們分別在《金屬學報》期刊第51卷和《Journal of Alloys and Compounds》期刊第684卷上公開報道了相關鈾非晶合金的研究成果，彌補了國內研究的空白。

總的來看，不論是國外工作，還是我們近期的研究，都未能制備出塊體(通常指直徑不小于1mm)鈾非晶合金材料。而實際上，在常規合金體系中已經開發出大量的塊體非晶材料，其中部分得到工業應用。因此，能否做成塊體材料是鈾非晶合金能否應用的關鍵一點。

發明內容

為了實現塊體鈾合金材料的制備，必須提高鈾合金的非晶形成能力。而大量研究結果表明多元合金化是提高非晶形成能力的最有力手段，申請人通過大量研究，成功制備出U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu系非晶合金，尤其是U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu系塊體非晶合金，優選以U為基體的U-Zr-Be-Ti-Ni-Cu合金。