[发明专利]（Ti-Zr-Nb-Cu-Be）-O系非晶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金或非晶合金领域，具体来说是一种同时具有超高强度和塑性匹配的钛基非晶复合材料及其制备方法。

背景技术

钛基非晶合金由于具有高的强度和低的密度以及良好的耐蚀性，在航空、航天、微型机械、运动器材等领域具有非常潜在的应用前景。但是由于高度局域化变形带来的非晶合金的本征脆性制约了其作为高强韧结构材料的应用。因而通过第二相增强制备Ti基自生非晶复合材料，可以解决其室温脆性的问题，同时兼具非晶合金轻质高强等优点。近几年，人们开发出了一些钛基非晶复合材料体系，如Ti-Zr-V-Cu-Be，Ti-Zr-V-Cu-Al-Be，Ti-Cu-Ni-Sn-Nb，Ti-Zr-Ni-Be-Ta等。

中国科学院金属研究所的专利《内生韧性相增强Ti基非晶复合材料及其制备方法》（公开号：102296253A）中通过电弧熔炼+喷铸的方法获得的成分为Ti_52.9Zr_34.5Ni_1.6Cu_4.2Be_6.8的β-Ti固溶体增强的Ti基非晶复合材料压缩强度为1207MPa，压缩断裂强度为1913MPa，压缩应变为14%。

兰州理工大学的专利《形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法》（公开号：102978541A）通过反重力吸铸的方法获得成分为(Ti_0.5Ni_0.48Co_0.02)₈₀Cu₂₀的过冷奥氏体相B2-TiNi和马氏体相B19’-TiNi增韧Ti基非晶复合材料压缩屈服强度为1504MPa，断裂强度为2582MPa，塑性应变为15%，并表现出加工硬化。

太原理工大学的专利《球晶增韧的非晶基复合材料的制备方法》（公开号：102776453A）通过半固态处理+定向凝固的方法获得成分为Zr₆₀Ti_14.7Nb_5.3Cu_5.6Ni_4.4Be₁₀的球晶增韧的非晶复合材料的强度和塑性分别达到1500MPa和12%。

检索文献资料中，具有β-Ti枝晶相增强的Ti₆₆Cu₈Ni_4.8Sn_7.2Nb₁合金屈服强度为940MPa，断裂强度为2000MPa，塑性应变28%（J.Eckert,J.Das,et al.Deformation behavior of a Ti₆₆Cu₈Ni_4.8Sn_7.2Nb₁₄nanostructured composite containing ductile dendrites,Journal of Alloys and Compounds,2007(434-435):13-17.）成分为Ti₄₈Zr₂₀Be₁₅V₁₂Cu₅的非晶复合材料屈服强度为1400MPa,断裂强度为1990MPa,塑性应变为21.0%（J.W.Qiao，H.Y.Ye,et al.Distinguished work-hardening capacity of a Ti-based metallic glass matrix composite upon dynamic loading,Materials Science&Engineering A,(2013)277–280）。将Ti₄₈Zr₂₀Be₁₅V₁₂Cu₅的非晶复合材料中的V元素替换成Nb元素所获得的Ti₄₈Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be₁₅的非晶复合材料拥有了比较优异的综合力学性能：屈服强度为1370MPa,断裂强度为2513MPa,塑性应变为33%(Jie Bai,Jinshan Li,et al.Deformation Micromechanisms of a Ti-based Metallic Glass Composite with Excellent Mechanical Properties.Materials Science Forum Vols.745-746(2013)pp809-814)。