[發明專利]一種混雜相增強鋯基非晶復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110605221.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113322422A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 郭威;邵雨曼;趙覓;呂書林;吳樹森
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C1/03;C22B9/04;C22B4/06;B22D21/02
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 王珣玨;彭翠

1.一種混雜相增強鋯基非晶復合材料，其特征在于：該復合材料組成表達式為(Zr_aCu_bAl_c)_dTa_e，其中0.46≤a＝b≤0.475，0.05≤c≤0.08，且a+b+c＝1；d、e為原子百分比，92≤d＜100，0＜e≤8，且d+e＝100；

所述復合材料的基體是鋯基非晶合金，增強相為核殼結構的混雜相，其中富Ta相為所述混雜相的核心，B2-CuZr相和B19'-CuZr相為所述混雜相的殼。

2.根據權利要求1所述的混雜相增強鋯基非晶復合材料，其特征在于：所述復合材料組成表達式中，92≤d≤95，5≤e≤8。

3.一種權利要求1-2任一所述的混雜相增強鋯基非晶復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、按照所述復合材料組成準備Zr、Cu、Al和Ta原料；

S2、對原料中的Zr、Ta進行真空電弧熔煉得到Zr-Ta中間合金，再對Zr-Ta中間合金和原料中的Cu、Al進行真空電弧熔煉得到Zr-Cu-Al-Ta母合金；

S3、對步驟S2得到的Zr-Cu-Al-Ta母合金進行真空感應熔煉，噴鑄得到混雜相增強鋯基非晶復合材料。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟S1中，所述原料均經過機械打磨且去除氧化皮。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述真空電弧熔煉的具體操作為：將原料置于水冷銅模坩堝內，對電弧熔煉設備抽真空，在真空環境下充入惰性保護氣體保壓，然后對原料進行電弧熔煉，待熔煉后的合金熔體冷卻后對其翻面，再繼續進行電弧熔煉，如此重復熔煉多次后，冷卻得到相應的合金。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述電弧熔煉時的真空度為3.0×10^-3Pa～5.0×10^-3Pa，所述惰性保護氣體為純度為99.999％的氬氣，所述惰性保護氣體的相對保護壓力為-0.05MPa。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：制備Zr-Ta中間合金過程中的熔煉溫度為3000℃～3500℃，制備Zr-Cu-Al-Ta母合金過程中的熔煉溫度為1000℃～2000℃。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述真空感應熔煉的具體操作為：將破碎后的Zr-Cu-Al-Ta母合金塊置于底部開有小孔的石英管坩堝中，對感應熔煉設備抽真空，在真空環境下充入惰性保護氣體保壓，對合金塊進行感應加熱熔煉，合金塊熔化后對熔體施加一定壓力的惰性氣體，使得熔體噴出進入底部的銅模中，得到混雜相增強鋯基非晶復合材料。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述石英管坩堝底部小孔的直徑為0.8mm-1mm。

10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：所述合金塊熔化后對熔體施加惰性氣體壓力為0.02MPa～0.15MPa。