[發明專利]銅基塊體非晶合金復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710158554.8
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106893951B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 梁維中;寧志良;陳永生;孫海超;康志杰;劉鑫池
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C45/10
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• 代理人: 暫無信息

銅基塊體非晶合金復合材料及其制備方法屬于材料科學領域；銅基塊體非晶合金復合材料所含成分Cu、Zr、Al和M的原子百分比依次為40％?50％、40％?50％、0?10％和0?7％，所述成分中M為Nb、Hf、Y元素中的任意一種；在熔煉爐銅坩鍋中反復熔煉后，依靠自身重力作用，采用自流澆注方法制備銅基塊體非晶合金復合材料；本發明有效解決了非晶合金室溫脆性和應變軟化問題，具有良好的拉伸塑性。

技術領域

本發明屬于材料科學領域技術，主要涉及一種銅基塊體非晶合金復合材料及其制備方法。

背景技術

塊體非晶合金具有室溫脆性和應變軟化缺陷，使其作為工程材料受到嚴重限制。為解決非晶合金室溫脆性和應變軟化問題，已研制出不同種類的非晶復合材料?，F有的非晶復合材料分類主要有兩種：一是內生強韌相形成復合材料，二是外加強韌相形成復合材料。由于外加強韌相與非晶合金基體連接強度較差以及復合材料制備工藝的復雜性，促使外加強韌相非晶復合材料受到一定程度限制。在內生強韌相復合材料中，通過調整合金化學成分原位形成強韌相，使用吸鑄方法制備非晶復合材料。在目前研制的Ti基、Zr基非晶合金復合材料中，雖然體現一定壓縮塑性，但是存在應變軟化問題。在CuZr基非晶復合材料中，通過添加貴金屬Ta或需要樣品預變形而誘導馬氏體相變產生塑性，但貴金屬添加提高了成本以及預變形工藝的復雜性，促使CuZr基復合材料也具有一定的局限性。另外，由于使用吸鑄方法制備非晶復合材料，其塑性較低，加工硬化能力也較差，存在的技術問題是吸鑄方法冷卻速度過快，不利于強韌相原位形成。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術存在的非晶合金室溫脆性及應變軟化問題，提供一種銅基塊體非晶合金復合材料及其制備方法，達到簡化制備工藝、提高拉伸塑性及加工硬化能力、降低成本的目的。

本發明的目的是這樣實現的：

一種銅基塊體非晶合金復合材料，所述銅基塊體非晶合金復合材料含有原子百分比為40％-50％的Cu、40％-50％的Zr、0-10％的Al和0-7％的M，所述成分中M為Nb、Hf、Y元素中的任意一種。

一種銅基塊體非晶合金復合材料制備方法：將含有確定原子百分比的Cu、Zr、Al和M成份且配制好的原材料放入純Ti吸氧高純氬氣保護氣氛的鎢極電弧熔煉爐銅坩鍋中，向爐內反復充放高純氬氣3次，排凈爐內空氣，每次爐內氣壓維持在5×10^-3Pa，使之充滿保護氣體，在200A電流下，每次熔煉3分鐘，反復熔煉4次；在熔煉銅坩鍋內，在熔體自身重力作用下，通過直徑≥2mm石墨管，采用自流澆注方法將熔體滴鑄銅模中，制備直徑不小于2mm的塊體非晶合金復合材料。

本發明的銅基塊體非晶合金復合材料具有高強度、高硬度的優異力學性能、不含貴金屬的低成本優勢和明顯的加工硬化能力和拉伸塑性，其最大拉伸塑性不小于8％；本發明非晶合金復合材料制備方法采用自流澆注方法，工藝簡單、實用，制備質量好，解決了非晶合金室溫脆性及應變軟化的難題。

具體實施方式

下面對本發明實施例進行詳細描述。表1是本發明制備方法獲得的棒狀復合材料及其拉伸性能表。

實施例1

采用Cu、Zr、Al、Nb四種元素，按每個合金母錠10g質量，配制Cu_44.3Zr₄₈Al₄Nb_3.7非晶合金各成分質量，制備直徑為3mm的塊體非晶復合材料。

實施例2

采用Cu、Zr、Al、Hf四種元素，按每個合金母錠10g質量，配制Cu₄₈Zr₄₅Al₆Hf₁非晶合金各成分質量，制備直徑為4mm的塊體非晶復合材料。

實施例3