[發(fā)明專利]彌散內(nèi)生核殼混雜雙相增強非晶復合材料及其制備方法

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• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116200685A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 郭威;張震;趙覓;呂書林;吳樹森
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C1/11;B22D11/06
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(chǎn)權代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;張彩錦

1.一種彌散分布的核殼混雜雙相增強非晶復合材料，其特征在于，其化學組成表達式為Zr_aCu_bAl_cSn_dTa_e，其中，40≤a≤50，40≤b≤50，4≤c≤10，0.2≤d≤0.8，3.0≤e≤7.0；且a+b+c+d+e＝100；

該復合材料的基體為銅鋯基非晶合金，其增強相為具有核殼結(jié)構的混雜雙相，其中該核殼結(jié)構的混雜雙相中的核相為彌散分布的富Ta相，殼相為所述富Ta相周圍生成的B2相，所述具有核殼結(jié)構的混雜雙相彌散分布于所述基體中。

2.如權利要求1所述的非晶復合材料，其特征在于，其化學組成表達式為Zr_aCu_bAl_cSn_dTa_e，其中，42.0≤a≤46.5，42.0≤b≤46.5，4.8≤c≤8.2，0.4≤d≤0.6，3.0≤e≤7.0；且a+b+c+d+e＝100。

3.如權利要求1或2任一項所述的彌散分布的核殼混雜雙相增強非晶復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、按照所述非晶復合材料化學組成中的原子百分比，稱取相應質(zhì)量的Zr、Ta、Cu、Al和Sn原料；將Zr、Ta原料混合熔煉，冷卻后得到Zr-Ta預合金；將Cu、Al、Sn原料進行混合熔煉，冷卻后得到Cu-Al-Sn預合金；

S2、將Zr-Ta預合金和Cu-Al-Sn預合金混合后感應熔煉，得到半固態(tài)熔體，澆注后得到Zr-Cu-Al-Sn-Ta母合金錠；

S3、將步驟S2所述母合金進行銅模噴鑄，得到基體為銅鋯基非晶合金、增強相為富Ta相-B2相的彌散分布核殼混雜雙相增強結(jié)構的非晶復合材料；

其中，步驟S2所述感應熔煉過程中，所述Cu-Al-Sn預合金會首先熔化得到Cu-Al-Sn熔體，所述Zr-Ta預合金錠浸入所述Cu-Al-Sn熔體中，由于Ta與Cu-Al-Sn熔體的混合焓為正，而Zr與該熔體的混合焓為負，所述Zr-Ta預合金中的Zr會發(fā)生金屬熔體中的脫合金反應，選擇性溶解進入所述Cu-Al-Sn熔體，生成Zr-Cu-Al-Sn基體熔體，該熔體成分與目標熔體成分相同，并且能夠在步驟S3所述噴鑄過程中原位析出B2相；同時，Zr-Ta預合金中剩余的Ta能夠通過表面擴散形成彌散分布的細小Ta相。

4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中將Zr、Ta原料混合后進行真空電弧熔煉，冷卻后得到Zr-Ta預合金；將Cu、Al、Sn原料混合后進行真空電弧熔煉，冷卻后得到Cu-Al-Sn預合金。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，將Zr、Ta原料混合后進行真空電弧熔煉，電弧熔煉的溫度為3200K～3800K；將Cu、Al、Sn原料混合后進行真空電弧熔煉，電弧熔煉的溫度為1200K～1500K。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，對Zr、Ta原料以及Cu、Al、Sn原料分別進行真空熔煉時，重復所述真空電弧熔煉過程至少4次，每次熔煉在爐料完全熔化后保持3min～5min，然后待合金冷卻后將其翻轉(zhuǎn)再進行下一次熔煉。

7.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述感應熔煉具體操作為：將所述Zr-Ta預合金和所述Cu-Al-Sn預合金同時放入陶瓷坩堝中，進行真空感應熔煉，并通過傾轉(zhuǎn)鑄造將最終熔體澆注至模具中得到母合金。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述真空感應熔煉的溫度為1250K～1500K，時間為2～5分鐘，優(yōu)選為2～4分鐘；所述真空感應熔煉時的真空度為3×10^-3Pa～5×10^-3Pa。

9.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟S3具體包括：將所述Zr-Cu-Al-Sn-Ta母合金錠破碎后放入噴鑄用石英管，進行真空感應熔煉，熔化后通過銅模噴鑄成形，得到銅鋯基非晶復合材料。