[发明专利]一种Ti基大块非晶合金及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种低密度高比强、高耐腐蚀性，适用于航空航天结构材料和生物医用器件的Ti基块体非晶合金及其生产方法。

背景技术

非晶合金具有长程无序、短程有序的结构，因此与晶态合金相比，具备许多特有的性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等，为材料科研工作者开发高性能的功能材料和结构材料提供了巨大的潜力，因而非晶合金的制备与大块非晶材料的研制吸引了材料界越来越多的关注。40多年来，随着技术的发展与进步，一系列具有高的玻璃形成能力的合金系被开发的Fe、Co、Zr、Ni、Mg、Pd、Ti、Cu、Nd、及La系等合金系中多组元成分的大块非晶合金被发现。其中以Zr基为代表的金属玻璃以其较高的非晶形成能力，独一无二的力学性能和优良的粘滞流动能力已经得到了实际应用。

Ti基大块非晶合金由于具有极高的强度和低密度以及良好的室温耐蚀性，并且其玻璃转变温度较高，在新型高温耐蚀结构材料和生物医用器件方面有广阔的前景，因此受到广泛关注和研究。过近三十年的探索和努力，人们开发出了大量Ti基非晶合金系统，比如：Ti-Be-Zr、Ti-Ni-Si、Ti-Nb-Si、Ti-Nb-Si-B、Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Cu-Al、Ti-Zr-Cu-Ni、Ti-Zr-Cu-Ni-Al、Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Cu-Al、Ti-Zr-Ni-Cu-Al、Ti-Zr-Cu-Ni-Be等。Tao Zhang等在Ti-Ni-Cu-Sn系非晶合金中发现ΔTx为60K的合金(Ti₅₀Ni₂₀Cu₂₅Sn₅)。Y.C.Kim等又将其进一步推至73K(Ti₅₀Ni₁₅Cu₃₂Sn₃)。但是后过渡族元素Ni，Cu和Sn的加入使合金的密度升高，丧失了合金低密度的优点。因此，开发出具有高的非晶形成能力和低密度的大块非晶合金具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有合金的不足，开发出一种具有高的非晶形成能力、低的密度、高的比强度、高的热稳定性、高的硬度及强度的Ti基大块非晶合金及其制备方法。

本发明的内容：

本发明是一种Ti基大块非晶合金，包含Ti_xZr_yBe_zV_u，其组分(原子百分比)为：

Ti：36≤x≤50；

Be：28≤y≤34；

Zr：16≤z≤36；

V：0≤u≤6.

一种上述的Ti基大块非晶合金的生产方法，首先将所述的Ti基大块非晶合金一起置于电弧炉内，在惰性气体保护下采用电弧将其熔化至少三次，然后，将所述的母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内，在惰性气体保护下通过电弧加热重熔，在负压下利用机械泵将熔化的合金吸入铜模内，铜模内孔为圆柱形，直径为1-10毫米，可以获得直径为1-10毫米铸态圆棒的Ti基大块非晶合金。

本发明与现有技术相比的优点：具有更低的密度、更高的比强度、更高的热稳定性和高的非晶形成能力。

附图说明

图1是本发明提供的Ti-Be-Zr三元大块非晶合金X射线衍射谱图；

图2是本发明提供的Ti-Be-Zr三元大块非晶合金的热分析DSC曲线图；

图3是本发明提供的Ti₄₁Be_34-xZr₂₅V_x(x＝2，6at.％)非晶合金X射线衍射图。

图4是本发明提供的Ti₄₁Be_34-xZr₂₅V_x(x＝2，6at.％)非晶合金DSC曲线图。

具体实施方式

下面结合图表说明在TiBeZr三元系Ti基非晶及在此基础上加入微量元素V，制备出较原来具有更高其非晶形成能力的合金的具体实施方式。

实施例1