[发明专利]一种锆基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及非晶合金及其制备方法，特别是一种锆基非晶态合金及其制备方法。

背景技术

非晶合金出现于上个世纪六十年代，常用的非晶合金体系有：Zr基、Ti基、Cu基、Fe基、Pd基、Pt基、Mg基、Co基、Ca基和稀土基的Y基、La基、Pr基、Nd基等。最初的非晶合金由于临界尺寸（形成非晶的最大尺寸）只能达到微米级，而难以得到实际应用。大块非晶合金因其独特的微观结构——长程无序、短程有序，具有晶态合金所无法比拟的机械性能，如强度、硬度高、弹性好、耐蚀、耐磨等，在航空、航天领域、IT电子、机械、化工等行业有广泛的应用前景。

其中，锆基非晶合金具有优异的力学性能，是目前非晶领域研究的热点，并有部分合金已经应用于产品的生产，如Zr-Ti-Cu-Ni-Be合金，用于生产高尔夫球头；Zr-Cu-Al-Ni-Nb合金，以用于生产手机零部件。但现有的锆基非晶合金的密度在6g/cm³到7g/cm³,这对于要求质轻的3c产品零部件，材质密度仍显过大；锆基非晶合金虽已商业化应用，但通常需要高纯净度的原材料，由于杂质的污染而且难于循环再回收利用，高昂的成本导致无法大规模工业化应用。

公开号位CN101570837A的专利公开了一种锆基非晶态合金，其组成为(Zr_1-xTi_x)_a1ETM_a2(Cu_1-yNi_y)_b1LTM_b2Be_cAl_d，其中a1、a2、b1、b2、c、d为元素摩尔比，x、y为原子百分数；其中0≤x≤0.4，0≤y≤1，76≤a1+a2≤85，4≤b1+b2≤23，0≤c+d≤15，且a1+a2+b1+b2+c+d =100；所述ETM为IIIB族、VB族、IVB族、VIB族、镧系和锕系元素中的一种或几种；所述LTM为VIIB族、VIII族和IB族元素中的一种或几种。该非晶合金的的密度约为6g/cm³-7g/cm³材质密度仍显过大。

发明内容

本发明为解决现有的锆基非晶合金的密度大、临界尺寸小的技术问题，提供一种密度轻、临界尺寸大的锆基非晶合金及其制备方法。

本发明提供了一种锆基非晶合金，所述锆基非晶合金的组成为Zr_aTi_bBe_cM_dR_e，其中a、b、c、d、e为原子百分数；25≤a≤35，30≤b≤40，10≤c≤25，10≤d≤20，0<e<2，且a+b+c+d+e=100；所述M为Co、Cu、Cr、Hf和Nb中的一种或几种；所述R为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy和Y中的一种或几种。

本发明还提供了一种锆基非晶合金的制备方法，该方法包括：

1）母合金铸锭的制备：在保护气体气氛下，将非晶合金原料在真空熔炼炉中进行熔炼后，冷却成型；

2）成型方法：将步骤1）制得的母合金铸锭重新熔化，采用重力浇铸、吸铸、喷铸或压铸方式将合金溶液倒入成型模具中冷却得到非晶合金；

其中，所述非晶合金原料包括Zr、Ti、Be、M和R的加入量满足通式Zr_aTi_bBe_cM_dR_e表示的各组分的比例，其中a、b、c、d、e为原子百分数；25≤a≤35，30≤b≤40，10≤c≤25，10≤d≤20，0<e<2，且a+b+c+d+e=100；所述M为Co、Cu、Cr、Hf和Nb中的一种或几种；所述R为Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy和Y中的一种或几种。

本发明提供的锆基非晶合金，其密度为5.5g/cm³，显著低于现有的锆基非晶合金密度；同时本发明的非晶合金的临界尺寸大。能够适用于要求高的3c产品的要求。

附图说明

图1为实施例1得到的非晶合金的XRD图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。