[發(fā)明專利]一種SiC/Zr基非晶合金雙連續(xù)相復合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611250885.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN108265240A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 陳光;黃博;蘇翔;張亞東;李沛;薛怡然
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C1/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種SiC/Zr基非晶合金雙連續(xù)相復合材料及其制備方法。所述的復合材料是通過將Zr基非晶合金熔滲入SiC骨架內而成，其中，非晶合金相的成分原子百分比為：(Zr₃Ti)_66.7?x/2(Cu₅Ni₄)_33.3?x/2Be_x,18≤X≤28。本發(fā)明采用壓鑄工藝制備出了低密度的SiC/Zr基非晶復合板，材料的界面結合好，尺寸精度高，且沒有殘余金屬，不需要再次機械加工，縮短制備流程，降低成本。

技術領域

本發(fā)明涉及一種Zr基非晶復合材料及其制備方法，特別是一種Zr基非晶中含有SiC陶瓷增強相的非晶復合材料及其制備方法。

背景技術

20世紀80年代以來，塊體非晶合金以其優(yōu)異的力學性能成為國際研究的熱點和前沿問題。Zr基非晶合金的彈性模量約為90GPa，不足鋼210GPa的一半，用來做復合裝甲的夾層，可延長射彈與裝甲的作用時間，減小沖擊；同時由于其無定形結構，可以分散坦克破甲彈爆炸產生的噴流對裝甲的沖擊，有效避免了晶體材料制備的裝甲被擊中時產生沿結晶結構的邊緣破裂。非晶材料的密度大，重量大，限制裝備裝載能力，降低作戰(zhàn)性能。為解決這一嚴重問題，在單一非晶基體內引入輕、硬的第二相，形成非晶復合材料，不僅可以發(fā)揮出非晶合金高強度的特點，而且使塑性較之單一非晶合金有了提高。然而，目前陶瓷增強非晶復合材料中的增強相一般為絲或顆粒, 其分散在連續(xù)的非晶基體相之中，無法在三維空間約束基體剪切帶擴展，材料的性能得不到最大發(fā)揮。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種SiC相和Zr基非晶雙連續(xù)相復合的塊體非晶復合材料及其制備方法，顯著地降低材料的密度，且復合材料尺寸精度高，沒有殘余金屬，不需要再次機械加工，縮短制備流程，降低成本。

實現本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種SiC/Zr基非晶合金雙連續(xù)相復合材料，所述的復合材料是通過將Zr基非晶合金熔滲入SiC骨架內而成，其中，非晶合金相的成分原子百分比為：(Zr₃Ti)_66.7-x/2(Cu₅Ni₄)_33.3-x/2Be_x, 18≤X≤28。

上述復合材料的制備方法，步驟如下：

第一步，選定Zr-Ti-Cu-Ni-Be母合金基體，合金元素的純度滿足：Zr＞99.90； Ti＞99.99； Cu＞99.99；Ni＞99.99； Be＞99.50，通過電弧爐將合金元素熔煉為非晶錠；

第二步，將非晶錠加熱至完全熔化后，通入一定壓力的高純惰性氣體，將合金熔體壓入銅模，制得非晶板，再通過線切割制備出所需規(guī)格的非晶板；

第三步，將SiC骨架固定在不銹鋼管第一端，將第二步制備的非晶板固定在SiC骨架上；

第四步，將固定有非晶板和SiC骨架的不銹鋼管第二端分別與真空裝置和充保護氣體設備相連，并將其放置在加熱裝置的均熱區(qū)，第一端與底面水平固定；

第五步，將不銹鋼管內部抽至真空，加熱至非晶的液相線溫度以上，保溫5-10min，熔化非晶板，通入一定壓力的高純惰性氣體，并保壓5-10min，非晶熔體在壓力下作用下熔滲入SiC骨架內；

第六步，達到保溫時間后，快速淬入冰水中成形，制備所述的SiC/Zr基非晶合金雙連續(xù)相復合材料。

其中SiC骨架的孔隙率為30-80%。

本發(fā)明與現有技術相比，其顯著優(yōu)點是：

(1)通過加壓滲鑄，可以使高粘度熔體滲入陶瓷骨架中；

(2)SiC骨架與Zr基非晶連續(xù)均勻分布，界面結合好；