[發(fā)明專利]一種通過(guò)冷處理制備耐磨Ti基非晶合金塊體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010971114.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112195420B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海豐;賈茜;周青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C45/10
• 分類號(hào): C22C45/10;C22F1/18
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種通過(guò)冷處理制備耐磨Ti基非晶合金塊體的方法，利用真空電弧熔煉爐和水冷銅模吸鑄技術(shù)制備出Ti₄₅Zr₁₆Cu₁₀Ni₉Be₂₀塊體非晶合金，將其表面打磨拋光后截取5份，分別進(jìn)行降溫處理，如浸入液氮或其他降溫方式，使溫度控制在?196～?200℃，保溫3～5min后用自然風(fēng)吹熱或其他加熱方式使溫度迅速升至25～30℃，保溫3～5min后即刻重新浸入液氮或其他方式降溫至?196～?200℃并保溫3～5min，如此反復(fù)循環(huán)，循環(huán)周期為25～200次。冷處理使非晶表層的自由體積增大，流動(dòng)缺陷增多，有利于剪切帶的形核，從而顯著提高了非晶合金的耐磨性。與傳統(tǒng)的調(diào)控成分以增強(qiáng)非晶耐磨性相比，本發(fā)明在不改變材料本身成分和尺寸的條件下，改善了非晶表面的耐磨性，處理方法簡(jiǎn)單，成本低且易于操作，方便在工業(yè)中推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐磨非晶材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種通過(guò)冷處理制備耐磨Ti基非晶合金塊體的方法，提供了一種不改變?cè)蟹蔷Ш辖鸪叽绾统煞智腋咝Х奖恪⒊杀镜土氖侄危美涮幚盹@著提高了Ti基非晶合金的耐磨性。

背景技術(shù)

非晶合金(也稱金屬玻璃)是一類原子排列具有短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)特征的金屬合金的總稱。與傳統(tǒng)的晶態(tài)合金相比，由于其結(jié)構(gòu)中缺少原子排列的周期對(duì)稱性和各向異性，這就使得非晶合金不存在晶體所特有的各種缺陷。與相同或成分相似的晶態(tài)合金相比，非晶合金往往具有優(yōu)異的力學(xué)、物理和化學(xué)性能。近些年，材料研究學(xué)者通過(guò)控制組元配比改變了傳統(tǒng)非晶合金只能以細(xì)絲、粉末、薄片形狀出現(xiàn)的狀態(tài)，制備出大尺寸的塊體非晶合金。使得非晶合金成為一種具有優(yōu)越綜合性能的結(jié)構(gòu)與功能材料，在航空、航天、汽車、化工、能源、軍事、醫(yī)療、體育器材等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，而非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的鈦基合金不僅具有非晶態(tài)合金所具備的高強(qiáng)度、高彈性極限、高耐蝕性等特點(diǎn)，還具有密度小、比強(qiáng)度高、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，因而在航空、航天、生物等高科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，鈦是活性金屬，在服役過(guò)程中易產(chǎn)生黏著磨損。同時(shí)由于非晶材料的本征脆性，易發(fā)生疲勞磨損，使得磨損失效問(wèn)題成為制約相關(guān)領(lǐng)域快速發(fā)展的技術(shù)瓶頸。為了提高Ti基非晶合金的塑韌性，有學(xué)者制備出非晶-枝晶復(fù)合材料。然而晶體相會(huì)顯著降低材料的強(qiáng)度和硬度，使得復(fù)合材料耐磨性難以提升。因而，在當(dāng)前提倡低碳高效節(jié)能的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下，尋求提高單相Ti基非晶合金表面耐磨性的方法迫在眉睫，這也直接關(guān)系到新型運(yùn)動(dòng)部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、能源的高效利用乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種通過(guò)冷處理制備耐磨Ti基非晶合金塊體的方法，通過(guò)冷處理提高塊體Ti基非晶合金表面耐磨性的方法，整個(gè)處理過(guò)程簡(jiǎn)單高效且成本低廉，使得Ti基非晶合金材料的耐磨性能顯著提高。

技術(shù)方案

一種通過(guò)冷處理制備耐磨Ti基非晶合金塊體的方法，其特征在于原子百分比的合金組分為T(mén)i₄₅Zr₁₆Cu₁₀Ni₉Be₂₀，制備步驟如下：

步驟1、原材料的表面處理：將各單質(zhì)Ti、Zr、Ni、Cu以及Be分別用無(wú)水乙醇超聲清洗，然后吹干，按照Ti₄₅Zr₁₆Cu₁₀Ni₉Be₂₀中各元素原子百分比計(jì)算各單質(zhì)質(zhì)量并稱重，合金的總質(zhì)量為50～52g；