一种Cu‑Zr‑Ti‑Fe‑C块体非晶合金及其制备工艺制造技术

本发明专利技术属于新材料领域，公开了一种Cu‑Zr‑Ti‑Fe‑C块体非晶合金及其制备工艺。该块体非晶合金是将纯度为99.99wt%的Cu、纯度为99.99wt%的Zr、纯度为99.99wt%的Ti、纯度为99.99wt%的含6wt%的碳的铁碳合金通过真空电弧熔炼法进行熔炼，然后通过真空吸铸法制备成直径为2mm的非晶合金试样。该块体非晶合金的成分为Cu49.95Zr39.96Ti9.99Fe0.077C0.023、Cu49.90Zr39.92Ti9.98Fe0.154C0.046、Cu49.85Zr39.88Ti9.97Fe0.231C0.069、Cu49.80Zr39.84Ti9.96Fe0.308C0.092、Cu49.75Zr39.80Ti9.95Fe0.385C0.115，其玻璃转变温度为673~692K，开始晶化温度为733~760K，屈服强度为1249~1667MPa，抗压强度为1612~1942MPa，塑性应变为1.25~1.75%，腐蚀电位为‑0.046~0.114V，腐蚀电流密度为2.07~5.40×10

【技术实现步骤摘要】
一种Cu-Zr-Ti-Fe-C块体非晶合金及其制备工艺
本专利技术涉及一种Cu-Zr-Ti-Fe-C块体非晶合金及其制备工艺。
技术介绍
铜基块体非晶合金具有优异的物理化学性能，其强度高于晶态合金，具有高的屈服强度，相对较低的杨氏模量，高的耐磨性等这些特点使得其在结构和生物材料领域中具有极大的应用前景。为进一步提高非晶合金的非晶形成能力并改善其物理化学性能，元素掺杂是一种有效方法，本专利技术通过铁碳同时掺杂改善铜基非晶合金的物理化学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Cu-Zr-Ti-Fe-C块体非晶合金及其制备工艺。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：一种Cu-Zr-Ti-Fe-C块体非晶合金，其特征在于：该块体非晶合金的成分为Cu49.95Zr39.96Ti9.99Fe0.077C0.023、Cu49.90Zr39.92Ti9.98Fe0.154C0.046、Cu49.85Zr39.88Ti9.97Fe0.231C0.069、Cu49.80Zr39.84Ti9.96Fe0.308C0.092、Cu49.75Zr39.80Ti9.95Fe0.385C0.115，碳和铁以纯度为99.99wt%的含6wt%的碳的铁碳合金形式加入合金中；一种Cu-Zr-Ti-Fe-C块体非晶合金的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤:①将配好的纯度为99.99wt%的铜、锆、钛和铁碳合金放入电弧炉的坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；②在3A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净，将母合金破碎；③将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；④抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的非晶合金。本专利技术制成的产品分别用X射线衍射仪（XRD）检测材料的非晶态结构、差热扫描量热计测量玻璃转变温度和开始晶化温度、万能试验机测试力学性能、电化学工作站测量腐蚀性能。本专利技术制成的产品都为非晶态，其玻璃转变温度为673~692K，开始晶化温度为733~760K，屈服强度为1249~1667MPa，抗压强度为1612~1942MPa，塑性应变为1.25~1.75%，腐蚀电位为-0.046~0.114V，腐蚀电流密度为2.07~5.40×10-4A/cm2。具体实施方式下面根据具体实施例对本专利技术作进一步说明：实施例1用分析天平称取铜4.3467g、锆4.9920g、钛0.6550g、铁碳合金0.0083g放入真空电弧炉的铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；在3A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净，将母合金破碎；将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的非晶合金。该合金为非晶态，其玻璃转变温度为677K，开始晶化温度为735K，屈服强度为1249MPa，抗压强度为1612MPa，塑性应变为1.35%，腐蚀电位为-0.046V，腐蚀电流密度为2.60×10-4A/cm2。实施例2用分析天平称取铜4.3440g、锆4.9888g、钛0.6546g、铁碳合金0.0125g放入真空电弧炉的铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；在3A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净，将母合金破碎；将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的非晶合金。该合金为非晶态，其玻璃转变温度为692K，开始晶化温度为736K，屈服强度为1271MPa，抗压强度为1776MPa，塑性应变为1.75%，腐蚀电位为-0.025V，腐蚀电流密度为2.89×10-4A/cm2。实施例3用分析天平称取铜4.3413g、锆4.9857g、钛0.6542g、铁碳合金0.0188g放入真空电弧炉的铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；在3A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净，将母合金破碎；将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的非晶合金。该合金为非晶态，其玻璃转变温度为687K，开始晶化温度为733K，屈服强度为1517MPa，抗压强度为1888MPa，塑性应变为1.50%，腐蚀电位为0.114V，腐蚀电流密度为3.29×10-4A/cm2。实施例4用分析天平称取铜4.3385g、锆4.9826g、钛0.6538g、铁碳合金0.0251g放入真空电弧炉的铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；在3A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净，将母合金破碎；将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的非晶合金。该合金为非晶态，其玻璃转变温度为673K，开始晶化温度为754K，屈服强度为1536MPa，抗压强度为1864MPa，塑性应变为1.45%，腐蚀电位为0.031V，腐蚀电流密度为2.07×10-4A/cm2。实施例5用分析天平称取铜4.3358g、锆4.9794g、钛0.6534g、铁碳合金0.0314g放入真空电弧炉的铜坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；在3A电流下熔炼合金6次，每次熔炼2分钟，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净，将母合金破碎；将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-60Pa，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的非晶合金。该合金为非晶态，其玻璃转变温度为6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu‑Zr‑Ti‑Fe‑C块体非晶合金，其特征在于：该块体非晶合金的成分为Cu49.95Zr39.96Ti9.99Fe0.077C0.023、Cu49.90Zr39.92Ti9.98Fe0.154C0.046、 Cu49.85Zr39.88Ti9.97Fe0.231C0.069、Cu49.80Zr39.84Ti9.96Fe0.308C0.092、Cu49.75Zr39.80Ti9.95Fe0.385C0.115，碳和铁以纯度为99.99wt%的含6wt%的碳的铁碳合金形式加入合金中；包括如下制备步骤:①将配好的纯度为99.99wt%的铜、锆、钛和铁碳合金放入电弧炉的坩埚中，抽真空到1×10

【技术特征摘要】
1.一种Cu-Zr-Ti-Fe-C块体非晶合金，其特征在于：该块体非晶合金的成分为Cu49.95Zr39.96Ti9.99Fe0.077C0.023、Cu49.90Zr39.92Ti9.98Fe0.154C0.046、Cu49.85Zr39.88Ti9.97Fe0.231C0.069、Cu49.80Zr39.84Ti9.96Fe0.308C0.092、Cu49.75Zr39.80Ti9.95Fe0.385C0.115，碳和铁以纯度为99.99wt%的含6wt%的碳的铁碳合金形式加入合金中；包括如下制备步骤:①将配好的纯度为99.99wt%的铜、锆、钛和铁碳合金放入电弧炉的坩埚中，抽真空到1×10-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到-40Pa，然后熔炼Ti进行充分吸气；②...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡安辉，安琪，丁超义，周果君，罗云，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43