一种含氢钛基块体非晶合金制造技术

本发明专利技术属于非晶态合金的技术领域，提供了一种新型含氢钛基块体非晶合金，化学成分有Ti、Zr、Cu、Ni和Al，各元素的纯度为99.9%及以上，表达式为(TiaZrbCucNidAle)Hx。本发明专利技术的方法是在非自耗真空电弧炉中充入不同比例(0‑50%H2+纯Ar)的氢氩混合气条件下熔炼块体非晶合金，由于其吸入不同含量的氢，产生微合金化作用，从而可以起到提高钛基块体非晶合金形成能力的作用。这种钛基块体非晶合金的形成能力增强，同时具有高强度、高韧性，易于生产，可广泛应用，因此将具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种含氢钛基块体非晶合金
本专利技术属于非晶态合金的
，特别涉及一种含氢钛基块体非晶合金。
技术介绍
块体非晶合金是类似于液态结构的一种短程有序而长程无序结构均匀的新型合金材料。由于其特殊的微观结构，使它们具有优异的力学、物理和化学性能。而钛基非晶合金以其高强度、低弹性模量、高耐腐蚀性能而备受关注，但近年来，钛基块体非晶的研究却未有大的突破，并且由于钛在高温下高活泼性使其对原料纯度及实验条件的要求较高，在熔炼和铸锭过程中极易产生气孔杂质等缺陷，从而增加了重复制备实验的难度。因此寻找制作新的钛基非晶合金具有重要推动意义。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种操作工艺简单的、高强度和高韧性的含氢钛基块体非晶合金，其目的是通过简单的工艺操作，克服了块体非晶合金玻璃形成能力低的缺点，其中在氢含量为5~10%的氢氩混合气氛所制备的非晶玻璃形成能力可达到6mm，相对于在氩气气氛下制备的合金提高了2倍。因此，通过本方法制备的块状非晶将具有广阔的应用前景。技术方案：本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种含氢钛基块体非晶合金，该钛基块体非晶的组成为(TiaZrbCucNidAle)Hx，其中a、b、c、d和e按原子百分比是a：40-70%，b：10-30%，c：20-50%，d：0-20%，e：0-10%，a+b+c+d+e=100,x表示非晶中氢含量的质量百分比。所述的含氢钛基块体非晶合金，该钛基块体非晶的氢含量是0.002wt.%-0.068wt.%。所述的含氢钛基块体非晶合金，含氢钛基块体非晶合金配比为(Ti50Zr10Cu40)Hx，的钛基块体非晶合金玻璃形成能力可达到6mm，其中x=0.017-0.021。含氢钛基块体非晶合金的制备方法，该制备方法具体步骤如下：步骤一：电弧熔炼制备母合金锭：将纯度不低于99.9%的Ti、Zr、Cu、Ni、Al，原料按(TiaZrbCucNidAle)Hx原子配比放入真空熔炼室内的水冷铜坩埚中，将熔炼室抽至真空度6×10-3Pa以下；然后通入不同比例的氢氩混合气体，实验的总压力为50KPa；在氢氩气氛下将原料反复熔炼数次，每次熔炼1-2分钟，从而获得均匀的合金钮扣锭；步骤二：铜模吸铸法获得非晶合金：采用铜模吸铸法将步骤一制备的合金钮扣在亚快速冷却条件下，利用压强差将熔炼好的合金熔液吸铸到铜模型腔成型，制备成大块非晶合金。优选的是步骤一中通入氢氩混合气体中氢气体积分数是0%-50%。步骤一中熔炼次数为3-5次。优点及效果：本专利技术的优点在于：通过简单的工艺操作，克服了块体非晶合金玻璃形成能力低的缺点，其中在氢含量为5-10%的氢氩混合气氛所制备的非晶玻璃形成能力可达到6mm，相对于在氩气气氛下制备的合金提高了2倍，促进了块体非晶合金的玻璃形成能力，更加易于形成非晶合金。因此，通过本方法制备的块状非晶将具有广阔的应用前景。本专利技术的方法是在非自耗真空电弧炉中充入不同比例(0-50%H2+纯Ar)的氢氩混合气条件下熔炼块体非晶合金，由于其吸入不同含量的氢（0.017wt.%-0.068wt.%），产生微合金化作用，从而可以起到提高钛基块体非晶合金形成能力的作用。这种钛基块体非晶合金的形成能力增强，同时具有高强度、高韧性，易于生产，可广泛应用，因此将具有良好的应用前景。附图说明：图1是实施例1的（Ti50Zr10Cu40）H0.002的XRD图；图2是实施例2的(Ti50Zr10Cu40)H0.017的XRD图；图3是实施例3的(Ti50Zr10Cu40)H0.021的XRD图；图4是实施例4中的含氢(Ti50Zr10Ni20Cu20)H0.042合金楔形试样距底部10mm的区域扫描电镜图；图5是实施例4中的含氢(Ti50Zr10Ni20Cu20)H0.042合金楔形试样距底部9mm的区域扫描电镜图；图6是实施例4中的含氢(Ti50Zr10Ni20Cu20)H0.042合金楔形试样距底部8mm的区域扫描电镜图；图7是实施例4中的含氢(Ti50Zr10Ni20Cu20)H0.042合金楔形试样距底部7mm的区域扫描电镜图；图8是实施例4中的含氢(Ti50Zr10Ni20Cu20)H0.042合金楔形试样距底部6mm的区域扫描电镜图。具体实施方式：一种含氢钛基块体非晶合金，该钛基块体非晶的组成为(TiaZrbCucNidAle)Hx，其中a、b、c、d和e按原子百分比是a：40-70%，b：10-30%，c：20-50%，d：0-20%，e：0-10%，a+b+c+d+e=100,x表示非晶中氢含量的质量百分比。所述的含氢钛基块体非晶合金，该钛基块体非晶的氢含量是0.017wt.%-0.068wt.%。含氢钛基块体非晶合金配比为(Ti50Zr10Cu40)Hx，的钛基块体非晶合金玻璃形成能力可达到6mm，其中x=0.002-0.021，相对于在氩气气氛下制备的合金提高了2倍。所述的含氢钛基块体非晶合金的制备方法，该制备方法具体步骤如下：步骤一：电弧熔炼制备母合金锭：将纯度不低于99.9%的Ti、Zr、Cu、Ni、Al，原料按(TiaZrbCucNidAle)Hx原子配比放入真空熔炼室内的水冷铜坩埚中，将熔炼室抽至真空度6×10-3Pa以下；然后通入不同比例的氢氩混合气体，实验的总压力为50KPa；在氢氩气氛下将原料反复熔炼数次，熔炼次数一般为3-5次。每次熔炼1-2分钟，从而获得均匀的合金钮扣锭；步骤二：铜模吸铸法获得非晶合金：采用铜模吸铸法将步骤一制备的合金钮扣在亚快速冷却条件下，利用压强差将熔炼好的合金熔液吸铸到铜模型腔成型，制备成大块非晶合金。铜模吸铸法为现有的常用方法。步骤一中通入氢氩混合气体中氢气体积分数是0%-50%。充入的是体积分数，最后在利用氢氧分析仪测量试样中氢含量。下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术的保护范围不受实施例的限制。实施例1：该实例采用铜模吸铸的方法在纯氩气氛下制备的钛基块体非晶合金（Ti50Zr10Cu40）H0.002。步骤1：将纯度为99.9%的Ti、Zr、Cu原料按Ti50Zr10Cu40原子配比放入真空熔炼室内的水冷铜坩埚中，将熔炼室抽至真空度6×10-3Pa以下；然后通入高纯氩气，实验的总压力为50KPa；在纯氩气氛下将原料反复熔炼三次，每次熔炼约一分钟，从而获得均匀的合金钮扣锭。步骤2：采用吸铸方法将步骤1制备的合金钮扣锭吸入铜模中，制备成大块非晶合金。具体是在亚快速冷却条件下，利用压强差将熔炼好的合金熔液吸铸到铜模型腔成型，制备成大块非晶合金。利用X射线衍射法分析所得样品的结构，图1为该样品的XRD图。实施例1中虽然采用了纯氩气气氛下熔炼，但实际利用氢氧分析仪测量试样中氢含量，是会含有少量氢，符合实际情况。实施例2：该实例采用铜模吸铸的方法在含体积分数5%氢气的氢氩混合气体制备的钛基块体非晶合金(Ti50Zr10Cu40)H0.017。步骤1：将纯度为99.9%的Ti、Zr、Cu原料按Ti50Zr10Cu40原子配比放入真空熔炼室内的水冷铜坩埚中，将熔炼室抽至真空度6×10-3Pa以下；然后通入含5%氢气的氢氩混合气体，实验的总压力为50KPa；在氢氩混合气氛下将原料反复熔炼三次，每次熔炼一分钟，从而获得均匀的合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氢钛基块体非晶合金，其特征在于：该钛基块体非晶的组成为(TiaZrbCucNidAle)Hx，其中a、b、c、d和e按原子百分比是a：40‑70％，b：10‑30％，c：20‑50％，d：0‑20％，e：0‑10％，a+b+c+d+e＝100,x表示非晶合金中氢含量的质量百分比。

【技术特征摘要】
1.一种含氢钛基块体非晶合金，其特征在于：该钛基块体非晶的组成为(TiaZrbCucNidAle)Hx，其中a、b、c、d和e按原子百分比是a：40-70％，b：10-30％，c：20-50％，d：0-20％，e：0-10％，a+b+c+d+e＝100,x表示非晶合金中氢含量的质量百分比。2.根据权利要求1所述的含氢钛基块体非晶合金，其特征在于：该钛基块体非晶的氢含量是0.002wt.％-0.068wt.％。3.根据权利要求1所述的含氢钛基块体非晶合金，其特征在于：含氢钛基块体非晶合金配比为(Ti50Zr10Cu40)Hx，的钛基块体非晶合金玻璃形成能力可达到6mm，其中x＝0.017-0.021。4.根据权利要求1所述的含氢钛基块体非晶合金的制备方法，其特征在于：该制备方法具体步骤如下：步骤一：电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张悦，何梦园，董福宇，黄宏军，袁晓光，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21