一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于非晶態(tài)合金材料，特別涉及一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制備方法。本發(fā)明Ti基非晶合金的組成為TiaZrbBecCud或TiaZrbBecNid，其中a，b，c，d均為原子百分比，41≤a≤60，15≤b≤26，15≤c≤36，0<d≤16，且a，b，c，d之和為100。本發(fā)明Ti基非晶合金的制備方法如下：將該Ti基非晶合金組成中的原子比換算成質(zhì)量百分比，稱量配置原料；將原材料在高真空和氬氣保護條件下用電弧熔煉或感應熔煉方法制備母合金錠；再在高真空和氬氣保護條件下，采用電弧熔煉或感應熔煉等方法將母合金錠熔化后直接吸鑄、噴鑄或澆鑄到具有不同內(nèi)腔尺寸的模具中，制備得到Ti基非晶合金。本發(fā)明提出的Ti基體系合金具有很強非晶形成能力和大的非晶合金臨界尺寸的特點。
【專利說明】-種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于非晶態(tài)合金材料，特別設及一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金 及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 塊體非晶合金呈近程有序遠程無序的隨機密堆結(jié)構(gòu)，沒有位錯、晶界等缺陷，使其 具有高強度、高硬度、高彈性性能等優(yōu)異力學性能，同時還具有優(yōu)異的耐磨性，耐腐蝕性能， 磁學性能等功能性能，因此塊體非晶合金近年一直是材料研究領域的熱點。其中，Ti基非 晶合金因其質(zhì)量輕、強度高、耐蝕性能、一定的室溫壓縮塑性等優(yōu)點，從而有著廣泛的應用 前景和使用價值。同時，簡單的非晶合金組成和制備工藝也非常有利于實際的工業(yè)化應用。
[0003] 制約Ti基非晶合金廣泛應用的瓶頸之一是其非晶形成能力有限，因此，設計成分 簡單、擁有強非晶形成能力的Ti基非晶合金，制備出大尺寸的Ti基非晶合金有著極為重要 的意義。目前，在Ti基S元合金體系中，Ti-Zr-Be體系的非晶臨界尺寸可達6mm ;而Ti基 四元合金體系中，只有Ti-Zr-Be-Fe和Ti-Zr-Be-Ag兩個合金體系具有10mm的非晶臨界尺 寸。因此，開發(fā)簡單組成，具有強非晶形成能力的合金體系尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明通過合金成分設計，提出了二中Ti基四元合金體系，其具有強非晶形成能 力，可W采用銅模鑄造法制備出四元Ti基塊體非晶合金。該些合金元素組成簡單，組成元 素含量范圍較寬，部分塊體非晶合金具有大于10mm的非晶臨界尺寸。
[0005] 針對現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明提供了一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其 制備方法。
[0006] 一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，該Ti基非晶合金的組成為TiaZrbBe?；痙 或TiaZrbBecNid，其中a, b，C，d均為原子百分比，41《a《60,15《b《26,15《C《36， 0<d《16,且 a, b，c，d 之和為 100。
[0007] 所述 TiaZrbBecCUd的具體表達式為 Ti "Zr25Be34_xCUx，其中 0<x《10。
[000引所述TiaZrbBecCUd的具體表達式為Ti 4日Zr20Be35_xCUx，其中0<x《
[0009] 所述TiaZfbBeeNid的具體表達式為Ti 4而258634-,化，其中0<x《10。
[0010] 所述 TiaZfbBecNid的具體表達式為 Ti 45Zr2〇Be35_xNix，其中 0<x《16。
[0011] 所述 TiaZfbBeeNid的具體表達式為 Ti 5〇ZrieBe34-xNix，其中 0<x《15。
[001引所述TiaZfbBeeNid的具體表達式為Ti 5向2恥3。_,化，其中0<x《15。
[001引所述TiaZfbBeeNid的具體表達式為Ti 55Zr20Be25-xNix，其中0<x《8。
[0014] 所述Ti基塊體非晶合金的直徑為5mm?20mm。
[0015] 一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金的制備方法，包括如下步驟：
[0016] 按照TiaZrbBeeCUd或Ti。2郵的叫的質(zhì)量百分比進行配料，在高真空和氣氣保護條 件下，次用電弧烙煉或感應烙煉方法制得的母合金錠，然后將母合金錠再次烙化后采用吸 鑄、噴鑄或直接誘鑄法將合金烙體注入至不同內(nèi)腔尺寸、形狀的模具中，冷卻至室溫，得到 所需尺寸及形狀（板材、椿材或其它幾何形狀）的Ti基非晶合金。
[0017] 所述模具材質(zhì)為無氧銅。
[001引所述Ti基非晶合金椿材或板材的非晶臨界尺寸為5mm或大于5mm。
[0019] 本發(fā)明的有益效果為：
[0020] 本發(fā)明提出的Ti基塊體非晶合金與已報道的Ti基非晶合金相比，Ti含量較高， 非晶合金形成能力較大，且多個合金的非晶合金臨界大于10mm，它們的非晶形成能力優(yōu)于 已報道的臨界尺寸僅為10mm的四元Ti基非晶合金（Ti-Zr-Be-Fe，Ti-Zr-Be-Ag)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[OOW 圖1為本發(fā)明實施例1?實施例4所制備的Ti"Zr2sBe34_xCUx(x = 2,4,6,8)非晶 合金椿的X射線衍射圖譜；
[00巧圖2為本發(fā)明實施例5?實施例7所制備的Ti45Zr20Be35_xCUx(x = 6,8,10)非晶合 金椿的X射線衍射圖譜；
[002引圖3為本發(fā)明實施例8?實施例12所制備的Ti"Zr25Be34-xNix(x = 2,4,6,8，10) 非晶合金椿的X射線衍射圖譜；
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例13?實施例18所制備的Ti45Zr2〇Be35-xNix(x = 4,6,8，10，12， 14)非晶合金椿的X射線衍射圖譜；
[0025] 圖5為本發(fā)明實施例19?21所制備的非晶合金椿的X射線衍射圖譜。

【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明提供了一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制備方法，下面結(jié)合 附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0027] 實施例1
[00測制備化押258632化2塊體非晶材料：
[0029] 第一步，將合金配料按Ti4iZ枯B632化2的原子百分比成分轉(zhuǎn)化成質(zhì)量百分比，用 精確度為0. 0001的高精度電子天平計量合金配料，選取純度為99. 99 %的鐵塊、純度為 99. 97%的錯塊、純度為99. 99%的Be塊和純度為99. 99%的化塊進行合金配料配置。
[0030] 第二步，在真空度優(yōu)于1〇-中a條件下通入高純氣氣，在氣氣保護條件下，將上述合 金配料通過電弧烙煉制備母合金錠。并反復烙煉3?4次，W確保母合金錠成分的均勻性。
[0031] 第=步，在高真空和氣氣保護條件下，采用電弧烙煉方法將母合金錠烙化，然后吸 鑄或噴鑄至銅模中，冷卻至室溫，獲得鐵基非晶合金椿材、板材。
[0032] 第四步，采用X射線衍射狂RD)來檢測鐵基合金椿材的結(jié)構(gòu)。如圖1，所制備的Ti 基非晶合金樣品具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。
[0033] 第五步，采用制備不同尺寸的合金樣品進行結(jié)構(gòu)檢測，確認樣品的相結(jié)構(gòu)。結(jié)果表 明，制備出Ti4iZr2gBe32化2非晶合金椿材的非晶臨界尺寸為5mm(見表1)。
[0034] 表1各實施例非晶合金的非晶臨界尺寸數(shù)據(jù)表
[0035]

【權利要求】
1. 一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，該Ti基非晶合金的組成為 TiaZrbBeeCud或TiaZrbBeeNid，其中a，b，c，d均為原子百分比，41 彡a彡 60，15 彡b彡 26， 15 彡c彡 36,0〈d彡 16,且a，b，c，d之和為 100。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBeeCud的具體表達式為Ti41Zr25Be34_xCux，其中 0〈x< 10。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBeeCud的具體表達式為Ti45Zr2QBe35_xCux，其中 0〈x< 12。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBecNid的具體表達式為Ti41Zr25Be34_xNix，其中 0〈x彡 10。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBecNid的具體表達式為Ti45Zr2QBe35_xNix，其中 0〈x彡 16。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBecNid的具體表達式為Ti5QZr16Be34_xNix，其中 0〈x彡 15。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBecNid的具體表達式為Ti5QZr2(lBe3Q_xNix，其中 0〈x彡 15。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 TiaZrbBecNid的具體表達式為Ti55Zr2QBe25_xNix，其中 0〈x彡 8。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述 Ti基塊體非晶合金的直徑為5mm?20mm〇
10. 如權利要求1所述的一種具有非晶形成能力的Ti基非晶合金的制備方法，其特征 在于，包括如下步驟： 按照TiaZrbBec;Cud或TiaZrbBec;Nid的質(zhì)量百分比進行配料，在高真空和氬氣保護條件 下，次用電弧熔煉或感應熔煉方法制得的母合金錠，然后將母合金錠再次熔化后采用吸鑄、 噴鑄或直接澆鑄法將合金熔體注入至不同內(nèi)腔尺寸、形狀的模具中，冷卻至室溫，得到所需 尺寸及形狀的Ti基非晶合金。
【文檔編號】C22C45/10GK104513938SQ201410811240
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權日:2014年12月23日
【發(fā)明者】姚可夫, 趙少凡, 龔攀 申請人:清華大學