Cu基大块非晶-纳米晶合金复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu基大块非晶-纳米晶合金复合材料的制备方法，按照如下步骤完成：(1)、按比例称好合金原料；(2)、在惰性气体保护下，将上述混合物经过反复熔炼得到母合金；(3)、通过铜模铸造法，在高真空下制备出非晶合金棒；((4)、测量非晶合金棒的玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Tx；(5)、退火，将上述非晶合金棒加热，加热温度在玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Tx之间，保温5-10min，然后出炉空冷，得到产品。本发明专利技术通过铜模铸造，制备出Cu基大块非晶合金，然后通过退火处理可以使非晶合金纳米晶化，得到非晶-纳米晶合金复合材料，显著提高了非晶合金的维氏硬度，改善非晶合金的塑性韧性，具有优良的机械性能，可以作为高强度结构材料进行推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非晶合金的制备方法，特别涉及一种Cu基大块非晶-纳米晶合金 复合材料的制备方法。
技术介绍
Cu基大块非晶合金是近年来开发出的新的非晶体系，这种非晶合金有较大的玻璃 形成能力和相对低的成本，它的拉伸断裂强度比晶体的高得多，可达2000- 2400Mpa，同时 具有一定的塑性，与Zr基、Pd基大块非晶合金相比，其强度也处于领先地位，可以作为超高 强度结构材料。高的玻璃形成能力和优异的力学性能，进一步拓展了大块非晶合金作为结 构材料的应用前景，但要作为结构材料它的塑性还达不到要求，还需要提高Cu基大块非晶 合金的塑性，毕竟现在制备的Cu基大块非晶合金材料的塑性远比钢铁材料要差得多，塑性 韧性低制约了 Cu基大块非晶合金作为超强结构材料的应用，因此，提高非晶材料的塑性韧 性是材料界目前急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有的问题，本专利技术的目的在于提供一种强度和塑性、韧性均很好的Cu基大 块非晶-纳米晶合金复合材料的制备方法。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种Cu基大块非晶-纳米晶合金复合 材料的制备方法，其特征在于：按照如下步骤完成： (1)、备料，先将合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称好合金原料； (2)、制备母合金，在惰性气体保护下，将上述混合物原料经过反复熔炼得到母合 金； (3)、通过铜模铸造法，在高真空下制备出非晶合金棒； (4)、测量非晶合金棒的玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Tx ; (5)、退火，将上述非晶合金棒加热，加热温度在玻璃化转变温度Tg和结晶开始温 度Tx之间，保温5-10min，然后出炉空冷，得到非晶-纳米晶合金复合材料产品。 在上述技术方案中：所述合金原子为Cu、Zr、Ti、Ni,原子个数比为Cu :Zr :Ti :Ni =50:25:15:10。 在上述技术方案中：退火温度为高于玻璃化转变温度Tg 5°C左右。硬度提高最明 显。 在上述技术方案中：步骤（2)中，将上述混合物经过反复4次熔炼得到合金锭。 在上述技术方案中：采用差示扫描热分析仪检测非晶合金棒的玻璃化转变温度 Tg和结晶开始温度Tx，升温速度为0. 67K/s。 退火前，采用差示扫描热分析仪检测非晶合金棒的玻璃化转变温度Tg和结晶开 始温度Tx分别为：703. 66Κ和774. 64Κ，Λ Tx为70. 98Κ，该合金棒具有较大的过冷液体温 度区间，合金表现出比较强的非晶形成能力，较高的玻璃形成能力。在退火之前测量合金的 维氏硬度平均值为565. 9,已经具有非常高的硬度。因为此时，非晶合金的原子排列是无序 结构，具有固定的形状和很大的刚硬性，因此硬度很高。 退火后测量维氏硬度超过700,硬度大大提高。尤其是当退火温度高于为玻璃化转 变温度Tg 5°C左右时，硬度升高最多。退火温度对组织性能的影响不大，但是退火后，非晶 Cu50Zr22Til8Nil0合金析出了纳米晶，增加了晶界面积，有弥散强化作用，使非晶合金的塑 性变形抗力增加，通过退火前和退火后的断裂形貌扫描电镜对比可以看出，退火前非晶合 金断口呈河流状花样，表明为脆性断裂。退火后的断口呈韧窝状、纤维状，表明是韧性断裂。 说明退火后改善了非晶合金的塑性韧性。 本专利技术的有益效果是：本专利技术通过铜模铸造，制备出Cu基大块非晶合金，然后通 过退火处理可以使非晶合金纳米晶化，显著提高了非晶合金的维氏硬度，改善非晶合金的 塑性韧性，具有优良的机械性能，可以作为高强度结构材料进行推广应用。 【附图说明】： 图1为退火前铸造 Cu基合金棒Cu5tlZr25Ti15Niltl的X射线衍射谱线； 图2为退火后Cu基合金棒Cu5tlZr25Ti 15Niltl的X射线衍射谱线； 图3为退火前铸造 Cu基合金棒Cu5tlZr25Ti15Niltl的断裂形貌扫描电镜图片； 图4为退火后铸造 Cu基合金棒Cu5tlZr25Ti15Niltl的断裂形貌扫描电镜图片。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的描述： 实施例1 -种，按照如下步骤完成： (1)、备料，先将合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称好Cu、Zr、Ti、Ni ; Cu、Zr、Ti、Ni的原子比为50:25:15:10,金属纯度超过99.9%。 (2)、制备母合金，在惰性气体氩气的保护下，将上述混合物在铜模坩埚中经过反 复4次熔炼使其均匀化，得到母合金。 (3)、通过铜模铸造法，在高真空条件下（压力在I X KT3到I X KT6毫米汞柱范围 内的真空）制备出直径为2-5mm的非晶合金棒，对其维氏硬度进行测量得到表1 表I Cu50Zr25Til5Nil0非晶合金显微硬度值 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu基大块非晶‑纳米晶合金复合材料的制备方法，其特征在于：按照如下步骤完成：(1)、备料，先将合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称好合金原料；(2)、制备母合金，在惰性气体保护下，将上述混合物原料经过反复熔炼得到母合金；(3)、通过铜模铸造法，在高真空下制备出非晶合金棒；(4)、测量非晶合金棒的玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Tx；(5)、退火，将上述非晶合金棒加热，加热温度在玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Tx之间，保温5‑10min，然后出炉空冷，得到非晶‑纳米晶合金复合材料产品。

【技术特征摘要】
1. 一种Cu基大块非晶-纳米晶合金复合材料的制备方法，其特征在于：按照如下步骤 完成： (1) 、备料，先将合金原子百分比转换成重量百分比，按比例称好合金原料； (2) 、制备母合金，在惰性气体保护下，将上述混合物原料经过反复熔炼得到母合金； (3) 、通过铜模铸造法，在高真空下制备出非晶合金棒； (4) 、测量非晶合金棒的玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Tx ; (5) 、退火，将上述非晶合金棒加热，加热温度在玻璃化转变温度Tg和结晶开始温度Τχ 之间，保温5-10min，然后出炉空冷，得到非晶-纳米晶合金复合材料产品。2. 根据权利要求1所述Cu基大块非晶-纳米晶合金复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹏军，董季玲，仵海东，范培耕，马毅龙，孙建春，周安若，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆;85