[发明专利]一种含Si元素的Ti基非晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含Si元素的Ti基非晶合金，其特征在于：所述非晶合金包括Ti、Cu、Zr、Ni、Si五种组元，化学成分为：(Ti_aCu_bZr_cNi_d)_1‑eSi_e，其中，45at.％≤a≤55at.％，14at.％≤b≤20at.％，15at.％≤c≤27at.％，10at.％≤a≤13at.％，0at.％＜e≤2at.％，且a+b+c+d＝100％。本发明选择Si元素作为合金组元，提高Ti‑Cu‑Zr‑Ni合金的非晶形成能力。另外，加入Cu、Ni元素能够降低Ti基非晶钎料的熔点，有利于提高钎料的润湿铺展性，Ni、Zr能够提高过冷液体的稳定性能以及非晶形成的可能性。

技术领域

本发明涉及一种含Si元素的Ti基非晶合金及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

1938年，Kramer采用蒸发沉积技术第一次制备出非晶态金属薄膜，应该是最早制备的非晶态合金。1950年，美国物理学家Turnbull使用水银的过冷试验直接制备出了非晶态金属，提出非晶合金形成的一些经验原则：大尺寸差、大的负混合热、低共晶点、组成原子非对称扩散等。1978年，Decristofaro等人首次报导非晶态钎料合金，介绍非晶钎料具备化学成分均匀等优点，可以减少钎料中贵金属的添加。非晶合金是由液态金属经过超急冷凝固制备出的新型金属材料，由于冷却的速度过快，使得金属原子没有时间形成有序排列的晶体结构相，凝固出的固体保留了液体时的结构，所以非晶合金没有晶体结构的晶粒、晶界。特殊的结构使得非晶合金与晶态合金在力学、物理和化学性能上存在巨大差异。

1947年，Brenner用电解法和化学沉积法分别制得Ni-P和Co-P非晶薄膜，并将它们用作金属材料表面的防护涂层，这是第一次在工业中应用非晶合金材料。20世纪70年代，美国联合化学公司与西屋电器公司联合制造了世界上第一台采用非晶合金作为铁芯的变压器。将快速凝固非晶钎焊合金生产成薄带形状后，薄带状的非晶钎焊合金有很好的延性，很容易就能加工成所需要的尺寸，在加工过程中还不会有有机粘接剂等杂质进入，同时，非晶合金的成分均匀，能明显提高高温合金、异种材料构件的焊接质量。与传统的晶态不锈钢相比，非晶合金具有抗多种介质腐蚀的能力，可在一些恶劣的环境下长期使用，特别是对耐腐蚀性有特殊要求的磁性材料。在医学上，利用非晶合金制作的植入器件具有高强度、高耐腐蚀性、良好的生物相容性等优点，可以减小植入器件的尺寸，减少手术给患者带来的创伤，并延长其在人体内的有效使用时间。非晶合金在航空航天、精密仪器、节能环保、生物医疗、军事武器等领域具有广泛的应用前景。