[發明專利]一種大尺寸回春的非晶合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202310568979.1
• 申請日: 2023-05-19
• 公開（公告）號: CN116590631A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 袁福森;王超;李福成;楊福;李明星;柳延輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C45/10;C21D7/10;C22F1/00;C22F1/18;C22C1/11
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮

1.一種回春的非晶合金，其特征在于，所述回春的非晶合金的截面直徑或邊長為1～15mm，優選為2～12mm，更優選為4～10mm，且所述回春的非晶合金的塑性應變≥5％，更優選≥10％，進一步優選≥15％，更進一步優選≥17％。

2.根據權利要求1所述的回春的非晶合金，其特征在于，

所述非晶合金選自以下元素組成的合金體系：Zr-Cu-Al體系、Zr-Cu-Ni-Al體系、Cu-Zr-Ti-Hf體系、Pd-Ni-P體系、Pd-Cu-Ni-P體系、Fe-Cr-Co-Mo-Mn-C-B-Y非晶鋼體系、La-Al-Ni體系，

優選選自以下元素組成的合金體系：Zr-Cu-Al體系、Zr-Cu-Ni-Al體系、Cu-Zr-Ti-Hf體系、Pd-Cu-Ni-P體系、Fe-Cr-Co-Mo-Mn-C-B-Y非晶鋼體系，

更優選選自以下元素組成的合金體系：Zr-Cu-Al體系、Zr-Cu-Ni-Al體系、Cu-Zr-Ti-Hf體系、Fe-Cr-Co-Mo-Mn-C-B-Y非晶鋼體系。

3.根據權利要求1或2所述的回春的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的形狀選自以下一種或多種：圓柱棒材、方柱、任意形狀的塊體，優選為圓柱棒材或方柱，更優選為圓柱棒材。

4.制備權利要求1至3中任一項所述的回春的非晶合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)制備鑄態非晶合金；

(2)將步驟(1)制備的鑄態非晶合金加工成尺寸梯度的樣品；

(3)將步驟(2)制備的尺寸梯度的樣品進行飽載處理，即得回春的非晶合金；

其中，所述回春的非晶合金的截面直徑或邊長為1～15mm，優選為2～12mm，更優選為4～10mm。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述回春的非晶合金的回春程度通過弛豫焓的大小表征；其中，

所述弛豫焓通過公式(1)計算得出：

其中，ΔH為弛豫焓、c_p為合金的比熱容、RT表示室溫，T₁為玻璃轉變點附近合金的比熱容與室溫比熱容相同的溫度點；

優選地，所述弛豫焓為0.2～4kJ/mol，更優選為2～4kJ/mol，進一步優選為3～4kJ/mol。

6.根據權利要求4或5所述的回春方法，其特征在于，所述步驟(1)中還包括以下步驟：

(A)將純金屬按原子百分比配制材料，經熔煉、冷卻后得到母合金鑄錠；

(B)將步驟(A)制備的母合金鑄錠重新熔化，即得所述鑄態非晶合金。

7.根據權利要求6所述的回春方法，其特征在于，所述步驟(B)中還包括：重新熔化后，在壓力差下將熔體吸入水冷銅模中，即得所述鑄態非晶合金；

優選地，所述步驟(A)中，所述純金屬的純度為99.9％～99.999％；和/或

優選地，所述步驟(B)中，所述壓力差為10³～10⁵Pa，優選為10⁴～5*10⁴Pa,更優選為2*10⁴～3*10⁴Pa。

8.根據權利要求4至7中任一項所述的回春方法，其特征在于，所述步驟(2)中：

所述加工的方法選自以下一種：車床加工、線切割、噴鑄，優選為車床加工或線切割，更優選為車床加工；和/或

所述尺寸梯度的樣品的兩端尺寸小于中間尺寸；

優選地，所述尺寸梯度的樣品的兩端尺寸與中間尺寸的比值為0.7～1.0，優選為0.8～0.95，更優選為0.8～0.9。

9.根據權利要求4至8中任一項所述的回春方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述飽載處理的方法為準靜態單軸壓縮或準靜態單軸拉伸，優選為準靜態單軸壓縮。

10.根據權利要求9所述的回春方法，其特征在于，所述步驟(3)中：

所述準靜態單軸壓縮的應變速率為10^-6s^-1～10^-2s^-1，優選為10^-6s^-1～10^-3s^-1，更優選為10^-4s^-1～10^-3s^-1；

所述準靜態單軸壓縮的飽載時間為1～60min，優選為1～30min，更優選為3～10min；和/或

所述準靜態單軸壓縮的飽載應力取決于所述鑄態非晶合金的屈服強度和最大壓縮強度；

優選地，所述飽載應力為0.9σ_y～σ_UCS，優選為σ_y～σ_UCS，更優選為1.1σ_y～σ_UCS；和/或

優選地，500MPaσ_y5000MPa，550MPaσ_UCS5500MPa；更優選地，1000MPaσ_y3500MPa，1050MPaσ_UCS3800MPa；進一步優選地，1500MPaσ_y3000MPa，1700MPaσ_UCS3200MPa。