一種鋯基非晶合金及其制備方法
【專利說明】-種錯基非晶合金及其制備方法 【技術領域】
[0001] 本發明設及一種錯基非晶合金及其制備方法。 【【背景技術】】
[0002] 非晶態金屬或合金是指物質從液態(或氣態)急速冷卻時，因來不及結晶而在室溫 或低溫保留液態原子無序排列的凝聚狀態，其原子不再呈長程有序、周期性和規則排列，而 是處一種長程無序排列狀態。和普通晶態金屬與合金相比，非晶態金屬與合金因其無序結 構不存在晶粒、晶界，亦不存在位錯、滑移等晶格缺陷，因此具有較高的強度硬度、高耐磨 性、良好的磁學性能和抗腐蝕性能等，可W應用于高檔電子產品、體育用品、奢侈品、航空航 天等。已有性能優異的非晶合金一般都添加了稀±元素，而稀±元素為昂貴資源，且儲量有 限，運導致非晶合金的成本較高，大大限制了非晶合金的商業化應用。 【
【發明內容】
】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是：彌補上述現有技術的不足，提出一種錯基非晶合 金及其制備方法，得到的錯基非晶合金的成本較低，且擁有較好的玻璃形成能力。
[0004] 本發明的技術問題通過W下的技術方案予W解決：
[0005] -種錯基非晶合金的制備方法，包括W下步驟：1)按照如下錯基非晶合金的組成 要求將一定量的金屬進行混合，得到混合物料；所述錯基非晶合金的組成為： 2。(：叫八1。化<1乂6，其中，日，13，。，(1，6為原子百分比，40<曰<65;10<6<30;5<〇<15;1<(1< 15; 0<e。0;X為Nb，Pd，Ti，Co，Fe，Hf，Si，化中一種或多種；2)將步驟1)得到的混合物料加 入烙煉爐中，將烙煉爐抽真空至真空度小于1(T 2化或者在氣體純度含99.9%的惰性氣體保 護下，加熱到高于烙煉待形成的合金的烙點的溫度，烙煉5~30min;3)將步驟2)烙煉得到的 合金除渣提純后，誘鑄進模具中，模具為導熱率大于等于20W/mK的材料制得，使合金能迅速 冷卻形成所述錯基非晶合金。
[0006] 優選的技術方案中，
[0007] 所述步驟3)中，誘鑄進模具中后，對整個模具施加超聲波震動處理，超聲功率為2 X1〇4~6X1〇4w。
[000引所述步驟3)中，模具為導熱率大于30W/mK的材料制得。
[0009] 所述步驟1)中，所述錯基非晶合金的組成為:Zrss化2〇Ali〇Ni8.5Ti6.5。
[0010] 所述步驟1)中，所述錯基非晶合金的組成為:Zrss化sAhsNiyNbs。
[00川所述步驟1 )中，所述錯基非晶合金的組成為:Zr62CU20Al7Ni7Pd4。
[001^ 所述步驟1)中，所述錯基非晶合金的組成為:Zr47Cui7Ah日Nii2Ti9。
[0013] 本發明的技術問題通過W下進一步的技術方案予W解決：
[0014] -種錯基非晶合金，根據如上所述的制備方法制得。
[0015] 所述錯基非晶合金的臨界玻璃形成尺寸為12mm~20mm。
[0016] 本發明與現有技術對比的有益效果是：
[0017] 本發明的非晶合金的制備方法，采用錯基體系，組分中選用化、Al、Ni、X，X選用Nb, Pd，Ti，Co，Fe，Hf，Si，化中一種或多種，結合烙煉和誘鑄時的工藝控制，最終制得符合組分 要求的非晶合金。得到的非晶合金中不含有稀±元素，省去了對稀±元素的依賴，且經實驗 驗證非晶合金的玻璃成形能力較好，臨界玻璃形成尺寸可達到12mm，最大能達到20mm，高于 現有的錯基非晶合金的6mm左右的臨界玻璃形成尺寸。而且，經驗證，本發明制得的錯基非 晶合金也具有優異的理化性能，如較高硬度、較高屈服強度、較好的塑性。 【【具體實施方式】】
[0018] 本發明的構思是:現有的非晶合金中需要添加稀±元素，原因是通過添加稀±元 素等方法來抑制合金結晶，使非晶合金形成能力加強，從而具有較好的玻璃形成能力。而本 發明，則是通過組分W及工藝的結合，從而在制備過程中不添加稀±元素的前提下，使制得 的錯基非晶合金也具有較好的玻璃形成能力，其臨界玻璃形成尺寸最大可達到20mm。
[0019] 本【具體實施方式】中提出一種錯基非晶合金的制備方法，包括W下步驟：
[0020] 1)按照如下錯基非晶合金的組成要求將一定量的金屬進行混合，得到混合物料； 所述錯基非晶合金的組成為:ZraCUbAlcNidXe，其中，a，b，c，d，e為原子百分比，40 < a < 65; 10 <b<30;5<c< 15;1 <d< 15;0<e< 10;X 為佩，口(1，1'1，(：〇，尸6，冊，51，1'曰中一種或多種。
[0021] 如上所述的元素作為X元素，運些元素性質類似，元素的原子半徑及性能相差不 大，均具有較好的抑制成核能力，與化、Cu、Al、Ni等元素按照一定配比組合后，可在后續較 好的抑制合金成核，形成非晶材料，從而實現不必依賴稀±元素的添加來達到抑制合金結 晶的目的。
[0022] 2)將步驟1)得到的混合物料加入烙煉爐中，將烙煉爐抽真空至真空度小于ICT2Pa 或者在氣體純度含99.9%的惰性氣體保護下，加熱到高于烙煉待形成的合金的烙點（烙點 一般在40~IO(TC)的溫度，烙煉5~30min。
[0023] 3)將步驟2)烙煉得到的合金除渣提純后，誘鑄進模具中，模具為導熱率大于20W/ mK的材料制得，使合金能迅速冷卻形成所述錯基非晶合金。
[0024] 上述步驟中，通過烙煉將混合物料烙煉均勻，且通過烙煉成合金后，體系烙點下 降，降至90(TC左右，便于后續生產。誘鑄過程使得合金轉變成非晶，誘鑄時，模具材料的導 熱率大于等于20w/(m ? K)，優選大于30w/(m ? K)的材料，導熱率較高，合金快速冷卻，從而 抑制合金成核。烙煉過程中真空度或者惰性氣體保護，W及誘鑄過程中的模具的導熱率均 需嚴格控制，導熱率越大，材料非晶越徹底;真空度越嚴格，合金的玻璃形成能力越強，從而 相互配合時，結合組分的改進，最終在成形過程中有效抑制合金成核，形成非晶材料，且得 到玻璃形成能力較好的非晶材料。優選地，模具的材質為與非晶材料的晶體結構和點陣常 數差別大的材質，模具選用與晶體結構和點陣常數差別大的材質，則合金液體接觸模具時， 模具表面對合金非均質形核的促進作用較弱，則能較好地抑制成核，促進形成非晶材料。
[0025] 進一步優選地，步驟3)誘鑄時，將烙煉得到的合金除渣提純后，誘鑄進模具中后， 對整個模具添加超聲波高能震動處理，使合金能迅速冷卻形成錯基非晶合金，具體為12~ 20mm的錠塊。此處，超聲波高能震動處理時的功率2 X IO4~6 X IO4Wd通過添加超聲震動處 理，超聲波可進一步有效抑制合金非均勻形核過程，促進非晶材料的形成W及晶粒的長大。
[0026] 本【具體實施方式】中，通過上述制備方法，不依賴稀±元素的添加，從而制得錯基非 晶合金，且能得到較大塊體非晶合金。制得的錯基非晶合金，與已有錯基非晶合金相比有W 下優點：
[0027] 1)較低的成本。已有性能優異的非晶合金很多都添加了