[發(fā)明專利]一種B2相增韌非晶復(fù)合材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109371338A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚軍;鄧攀;董權(quán);黃瑞;李敏;張帆;王蝶
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C1/03
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本發(fā)明涉及一種B2相增韌非晶復(fù)合材料及其制備方法，屬于非晶復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該B2相增韌非晶復(fù)合材料，該復(fù)合材料的原子比為(ZrCo)_100?xCu_x，x為0~8；將按照(ZrCo)_100?xCu_x進(jìn)行配料，將各成分金屬放置于電弧熔煉爐中進(jìn)行熔煉，然后合金以1000 K/s的冷卻速度快速冷卻至室溫，然后將合金錠進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，重新熔融，重復(fù)至少4次得到母合金，將母合金重熔后，通過銅模吸鑄成塊狀(ZrCo)_100?xCu_x非晶復(fù)合材料。本發(fā)明調(diào)節(jié)ZrCoCu合金中的Cu元素，通過水冷銅模方法可以使ZrCoCu合金在快速凝固中可以產(chǎn)生B2（CsCl結(jié)構(gòu)）CuZr相和CoZr相，進(jìn)而可以增加該類非晶復(fù)合材料的塑韌性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種B2相增韌非晶復(fù)合材料及其制備方法，屬于非晶復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于非晶合金特殊的原子結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的晶態(tài)合金相比它具有一些獨(dú)特的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。因此這些特性使該材料具有良好的應(yīng)用前景。廣泛應(yīng)用于微型精密器件、軍事領(lǐng)域、磁性應(yīng)用、體育用品和生物醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域，但是不得不說的是，作為極具潛力的結(jié)構(gòu)材料，盡管具有高強(qiáng)度、高硬度、高斷裂韌性等一系列優(yōu)異的力學(xué)性能，但塑性缺乏缺是大多數(shù)非晶合金和非晶復(fù)合材料的通病。因此，室溫脆性問題已經(jīng)發(fā)展成為BMG材料應(yīng)用的重要瓶頸。為改善塊狀非晶合金材料變形時(shí)的室溫脆性和室溫軟化，目前改善非金合金塑性的方法主要是通過在非晶合金中引入第二相，從而形成非晶復(fù)合材料。研究者根據(jù)第二相引入方式的不同將其制備方法分為外加法和原位法兩種。B2相由于其具有CsCl結(jié)構(gòu)，因此改相塑韌性能較好，適合作為第二相引入非晶合金中。但是現(xiàn)有技術(shù)通過外加法引入第二相成為非晶復(fù)合材料，由于第二相和非晶基體結(jié)合力不好，因此其合金中的缺陷比較明顯，在發(fā)生壓縮或者拉伸時(shí)會很容易產(chǎn)生裂紋，故其力學(xué)性能不好。

發(fā)明內(nèi)容

為改善ZrCu基塊狀非晶合金材料變形時(shí)的室溫脆性和室溫軟化，本發(fā)明提供一種B2相增韌非晶復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明引入第二相B2相增韌的非晶復(fù)合材料的方法為原位法。本發(fā)明調(diào)節(jié)ZrCoCu合金中的Cu元素，通過水冷銅模方法可以使ZrCoCu合金在快速凝固中可以產(chǎn)生B2（CsCl結(jié)構(gòu)）CuZr相和CoZr相，進(jìn)而可以增加該類非晶復(fù)合材料的塑韌性。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種B2相增韌非晶復(fù)合材料，該復(fù)合材料的原子比為(ZrCo)_100-xCu_x，x為0~8。

一種B2相增韌非晶復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟如下：

將按照(ZrCo)_100-xCu_x進(jìn)行配料，將各成分金屬放置于電弧熔煉爐中進(jìn)行熔煉，然后合金以1000 K/s的冷卻速度快速冷卻至室溫，然后將合金錠進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，重新熔融，重復(fù)至少4次得到母合金，將母合金重熔后，通過銅模吸鑄成塊狀(ZrCo)_100-xCu_x非晶復(fù)合材料。

所述電弧熔煉爐熔煉過程中抽至真空度5×10^-5Pa，然后再充純度為99.9999 %的Ar氣至一個(gè)大氣壓。

本發(fā)明的原理：在ZrCoCu合金中，由Zr-Co相圖和Zr-Cu相圖知，當(dāng)Zr與Co原子百分比為1:1時(shí)會形成B2結(jié)構(gòu)的ZrCo相；而當(dāng)Zr與Cu原子百分比為1:1時(shí)會在高于988 K時(shí)形成B2結(jié)構(gòu)的ZrCu相，通過一定的冷卻速率會使B2相來不及分解為其他相，ZrCoCu非晶合金中含有塑性較好的B2 ZrCo相和ZrCu相增強(qiáng)的韌塑化非晶復(fù)合材料。