[發明專利]兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202210677795.4
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN114836700B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 路新行;彭煒;張曉平
• 申請（專利權）人: 盤星新型合金材料（常州）有限公司
• 主分類號: C22C45/10
• 分類號: C22C45/10;C22C1/02
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 金嘯

本發明屬于非晶合金技術領域，具體涉及一種兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金及其制備方法，其原子百分比表達式為：Zr_aCu_bNi_cAl_dTi_eFe_fHf_gM_r；其中M為Y、Dy、Lu、Ho、Yb、Ce、Rh、Os中的一種或多種；45＜a＜55；20＜b＜30；5＜c＜10；5＜d＜10；0＜e＜5；0＜f＜5；0＜g＜2；0≤r＜0.5；本發明的兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金及其制備方法，通過選用常規元素與較易獲取的稀土元素進行復配，得到兼具高強度和高硬度的組分；氧元素作為一種對非晶合金形成能力有害的元素，通過添加少量的稀土元素來降低非晶合金成分的氧元素，提升其非晶形成能力，而不是加入有毒元素Be，擴大了產品的應用領域。

技術領域

本發明屬于非晶合金技術領域，具體涉及一種兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金及其制備方法。

背景技術

非晶合金獨特的長程無序，短程有序的結構，導致非晶合金相對于合金具有更加優異的力學性能，其優異的物理和化學性能是的非晶合金比之合金具有更加廣闊的應用前景。Z r基大塊非晶合金材料主要應用在軍事用品、空間工程材料、精密加工、體育休閑用品、電子產品殼體和醫療器械等領域。

雖然Zr基非晶合金具有優良的非晶形成能力和強度及硬度，而且通過成分的調配可以提升非晶合金的非晶形成能力，針對大部分Zr基非晶合金，其強度在2000MPa以下，或是強度高形成能力優異且成本低的非晶合金較少，導致非晶合金的工業化應用受到了阻礙。如ZrCuNiAl體系的非晶合金就具有超過厘米的非晶形成能力，且該體系沒有有毒元素Be，但是其強度卻在1900MPa以下，雖然ZrCuAgAlCo體系的非晶合金不僅具有超過厘米的非晶形成能力，而且其強度也比較高，其斷裂強度達到到了2200MPa，但是其含有貴金屬，導致其原材料獲取受限。

開發具有高強度高硬度且原材料不含有貴金屬的非晶合金對于非晶合金的應用和發展有著推進作用。

發明內容

本發明提供了一種兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金及其制備方法，以解決不含有貴金屬的非晶合金無法兼具高強度和高硬度的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金，其原子百分比表達式為：Zr_aCu_bNi_cAl_dTi_eFe_fHf_gM_r；其中M為Y、Dy、Lu、Ho、Yb、Ce、Rh、Os中的一種或多種；45＜a＜55；20＜b＜30；5＜c＜10；5＜d＜10；0＜e＜5；0＜f＜5；0＜g＜2；0≤r＜0.5。

又一方面，本發明還提供了一種兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金的制備方法，包括如下步驟：步驟S1，將如權利要求1中所述的各金屬原料按原子比例進行組分配置；步驟S2，將全部的Hf與適量的Zr進行電弧預熔，得到預熔煉鑄錠；步驟S3，將預熔煉鑄錠與剩余金屬原料進行真空感應熔煉，澆注得到熔煉鑄錠；步驟S4，將熔煉鑄錠進行壓鑄，得到兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金。

本發明的有益效果是，本發明的兼具高強度和高硬度的大尺寸鋯基非晶合金及其制備方法，通過選用常規元素與較易獲取的稀土元素進行復配，得到兼具高強度和高硬度的組分；氧元素作為一種對非晶合金形成能力有害的元素，通過添加少量的稀土元素來降低非晶合金成分的氧元素，提升其非晶形成能力，而不是加入有毒元素Be擴大了產品的應用領域。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。