[发明专利]一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金及其制备方法

说明书

本发明一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金及其制备方法，该合金各成分的原子百分比为：Pd:73‑80%，Cu:0＜b≤8%，Si:0‑18%，Ge:2‑20%，Ag:0‑6%。本发明的主要优点是不含有镍元素，潜在的生物毒性大大降低，提高了生物相容性；不含有磷元素，熔炼制备的方法简便；具有强非晶形成能力，采用玻璃包覆介质工艺提纯并水淬快冷可制备出临界尺寸1‑8mm的钯基非晶合金，其中玻璃形成能力最强成分采用电弧熔炼铜模吸铸的方法可制备临界尺寸不小于4mm的非晶合金，采用制备方式3可制备出临界尺寸不小于8mm的非晶合金；具有>3%的塑性变形能力；具有40‑60K的过冷液相区范。

技术领域

本发明属于块体非晶合金领域，具体涉及一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金及其制备方法，所涉及的合金其临界尺寸介于1-8mm，塑性变形能力不低于3%。

技术背景

非晶态合金（金属玻璃）和传统金属材料中原子具有长程有序的排列不同，具有无规排列的原子结构，具有长程无序短程有序的特征，在其微观组织中不存在晶界、位错等缺陷，是近年来出现的有望作为新一代结构和功能应用的金属材料。与传统晶态合金相比，非晶合金具有其无法实现的高强度、高硬度、高弹性极限、低模量以及耐腐蚀等优异的性能。另外，非晶合金加热至高于玻璃转变温度后将进入过冷液相区，在过冷液相区内非晶合金表现出黏性流动特征，呈现出超塑性变形特性。非晶合金的这种独有的性能使其在过冷液相区内可精确地压制成型。这些优越的性能使得非晶态合金在很多领域如医用器械、消费电子产品、微型电子元件甚至奢侈品等方面具有及其广阔的应用前景。

近年来，研究者已在锆基、钯基、镧基、镁基、铁基、镍基等十余种合金体系中获得了块体非晶合金。虽然目前非晶合金最大的临界尺寸已经超过70mm，但是其适合的非晶成分往往仅仅局限于很窄的成分范围内；另外，非晶合金的独特的原子结构导致其在受力作用下往往表现出室温脆性的特征，在压缩状态下，其达到弹性极限后迅速发生灾难性断裂，塑性变形能力几乎为零。因此开发具有大玻璃形成能力及高塑性变形能力的非晶合金成分依旧是研究人员孜孜不倦的奋斗目标。目前钯基非晶合金成分的开发去得了一定的进展，Pd-Cu-Ni-P系合金的临界尺寸可以达到72mm；Pd-Cu-Si系合金在具有一定玻璃形成能力的基础上还兼具优异的塑性变形能力。但根据文献和专利检索，迄今尚未见公开报道兼具高玻璃形成能力和塑性变形能力含锗钯基非晶合金体系，同时设计体系中不含磷和镍的合金成分有助于简化钯基合金的制备工艺，并拓宽其在穿戴奢侈品以及生物医用材料上的应用前景。

发明内容

本发明开发出一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金，目的在于不仅去除对生物体具有毒副作用的镍元素，生物相容性好，而且不含磷，制备工艺相对简便，具有强非晶形成能力和塑性变形能力，以获得非晶合金在安全性和加工性两方面都良好的综合效果。

本发明的技术方案是：一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金，该非晶合金的原子百分比表达式为Pd_aCu_bGe_c，式中a、b和c分别表示各对应元素的原子百分比，其中73≤a≤80，0＜b≤8， 2≤c≤20，且a+b+c =100。

一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金，，该非晶合金的原子百分比表达式为Pd_aCu_bGe_cSi_dAg_e，式中a、b、c和d分别表示各对应元素的原子百分比，其中73≤a≤80，0＜b≤8， 2≤c≤20，0≤d≤18，0≤e≤6,且a+b+c+d+e =100。

一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金，该非晶合金的原子百分比表达式为Pd_aCu_bGe_cSi_dAg_eX_f，且各组分：73≤a≤80，0＜b≤8，2≤c≤20，0≤d≤18，0≤e≤6，0≤f≤4且a+b+c+d+e+f=100，其中X为Co、Au、Pt中的一种或多种。