一种非晶合金压铸方法及非晶合金技术

本发明专利技术提供了一种非晶合金压铸方法及由该方法直接获得的非晶合金，其中，非晶合金压铸方法的主要步骤为：将母合金加入到真空压铸机中熔炼，熔炼时的断电温度为950℃，然后进行半固态压铸，半固态压铸的温度为810‑850℃，最终形成晶化度为5‑8％的非晶合金。本发明专利技术制备的非晶合金中均匀分布有纳米晶体结构，并形成枝晶相，枝晶相能够阻止单一剪切带的扩展，诱发更多剪切带的形成，而使得材料的塑性变形能力有了较大的提高，改善了非晶合金的韧性。

An amorphous alloy die casting method and amorphous alloy

【技术实现步骤摘要】
一种非晶合金压铸方法及非晶合金
本专利技术涉及非晶合金
，尤其涉及一种非晶合金压铸方法及由该方法直接制备得到的非晶合金。
技术介绍
块体非晶(BulkMetallicGlass，简称BMG)也称金属玻璃，通常是在1000℃以上、液体合金处于完全的液态下进行熔炼，然后进行快速的冷却使金属来不及结晶，最终得到的是完全的非晶态，具有长程无序、短程有序的结构特点，属于热力学的亚稳态，固态时原子的三维空间呈拓扑无序排列,不存在位错、晶界等缺陷，兼有金属和玻璃的特性，具有极高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性能。但是块体非晶合金的断裂韧性很低，高度局域化的剪切行为使得单一的BMG通常是在没有明显室温塑性变形的情况下，以突然失效的脆性断裂方式发生灾难性断裂，严重制约着BMG作为先进结构材料在工程中的应用。因此，现有技术还有待发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非晶合金压铸方法及非晶合金，以解决现有的非晶合金断裂韧性很低的问题。本专利技术的技术方案如下：一种非晶合金压铸方法，将母合金加入到真空压铸机中熔炼，熔炼时的断电温度为950℃，然后进行半固态压铸，半固态压铸的温度为810-850℃，最终形成晶化度为5-8％的非晶合金；所述母合金为成分均匀的合金锭，其成分同所述非晶合金的成分。进一步地，所述非晶合金为Zr基非晶合金。进一步地，所述真空压铸机的参数设置如下：熔炼功率第一段14Kw；熔炼功率第二段11Kw；熔炼功率第三段11Kw；动模模温设定值260℃；定模模温设定值260℃；一块圈数2；一快位置100mm；二快圈数2；二快位置275mm；增压圈数2.5；增压位置312mm；锤头追踪位置380mm；增压储能120bar；快速储能125bar；压射时间2.5s；冷却时间2s；回锤时间2s；模具真空度0.8Pa。进一步地，所述母合金的制备方法包括：步骤A、按照非晶合金的成分配比，选取纯度大于99.4％的各合金原材料；步骤B、将所述合金原材料加入到熔炼炉中，预抽真空后充入惰性气体，将所述合金原材料加热至1200℃熔炼10min以上，得到所述母合金。进一步地，所述步骤B中，所述熔炼炉中的真空度不高于10Pa。一种非晶合金，采用如上所述的非晶合金压铸方法制备而成。本专利技术的有益效果在于：本专利技术首先将母合金进行熔炼，控制熔炼时的断电温度为950℃，然后进行半固态压铸，控制半固态压铸的温度为810-850℃，得到晶化度为5-8％的非晶合金，非晶合金中均匀分布有纳米晶体结构，并形成枝晶相，枝晶相能够阻止单一剪切带的扩展，诱发更多剪切带的形成，而使得材料的塑性变形能力有了较大的提高，改善了非晶合金的韧性。【附图说明】图1为对照例4中的样品进行SEM测试的图片(左边为SEM背散射模式，右边为正常二次电子成像模式)。图2为本专利技术实施例1中的样品进行SEM测试的图片(左边为SEM背散射模式，右边为正常二次电子成像模式)。图3为本专利技术实施例3中的样品进行SEM测试的图片(左边为SEM背散射模式，右边为正常二次电子成像模式)。图4为本专利技术实施例1中的样品进行TEM测试的图片。图5为本专利技术实施例2中的样品进行TEM测试的图片。图6为本专利技术实施例3中的样品进行TEM测试的图片。图7为对照例1中的样品进行TEM测试的图片。图8为对照例4中的样品进行TEM测试的图片。图9为本专利技术实施例1、实施例3及对照例4中的样品进行XRD测试的图片。图10为图9的局部放大图片。图11为本专利技术实施例1、实施例3及对照例4中的样品进行DSC测试的曲线图。【具体实施方式】下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供了一种非晶合金压铸方法，将母合金加入到真空压铸机中熔炼，其中，母合金为成分均匀的合金锭，其成分同所述非晶合金的成分，熔炼时的断电温度为950℃，此时合金处于半固态，然后进行半固态压铸，半固态压铸的温度为810-850℃，最终形成晶化度为5-8％的非晶合金。非晶合金中均匀分布有纳米晶体结构，并形成枝晶相，枝晶相能够阻止单一剪切带的扩展，诱发更多剪切带的形成，而使得材料的塑性变形能力有了较大的提高，改善了非晶合金的韧性。以Zr基非晶合金为例，首先制备Zr基非晶合金母合金。具体包括步骤：步骤A、按照非晶合金的成分配比，选取纯度大于99.4％的各合金原材料；步骤B、将所述合金原材料加入到熔炼炉中，预抽真空后充入惰性气体，较佳地，所述熔炼炉中的真空度不高于10Pa。然后将所述合金原材料加热至1200℃熔炼10min以上，得到Zr基非晶合金母合金。其中，熔炼炉可以采用非自耗真空电弧熔炼炉或真空感应熔炼炉，对应的熔炼加热方式为电弧加热和感应加热。为制备晶化度为5-8％的非晶合金，本专利技术提供的一种具体实施例如下：将Zr基非晶合金母合金进行半固态压铸。首先将Zr基非晶合金母合金放入真空压铸机熔炼腔室的坩埚中，关好熔炼腔室门。设置真空压铸机的工艺参数。半固态压铸过程中，重点在于控制熔炼时的断电温度和翻转坩埚倒出熔融合金水的温度(即翻转温度)，本专利技术经过反复的实验验证，得出断电温度为950℃、翻转温度810-850℃，能够获得晶化度为5-8％的非晶态合金，并且产品的韧性得到明显的提高(见性能测试数据)。具体的，真空压工艺中，其他参数可以设置如下：熔炼功率第一段14Kw；熔炼功率第二段11Kw；熔炼功率第三段11Kw；动模模温设定值260℃；定模模温设定值260℃；一块圈数2；一快位置100mm；二快圈数2；二快位置275mm；增压圈数2.5；增压位置312mm；锤头追踪位置380mm；增压储能120bar；快速储能125bar；压射时间2.5s；冷却时间2s；回锤时间2s；模具真空度0.8Pa。本专利技术通过改进现有的压铸工艺，使得非晶合金中形成5-8％的纳米晶体结构，显著提高了非晶合金的韧性。操作简单，无需加入其他工序，既不需要对合金原材料进行复杂处理，也不需要对成型后产品进行表面处理等，易于量产。下面以具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1以合金成分为Zr55Nb1的Zr基非晶合金为例进行说明，其中，Zr55Nb1中的合金组份及各合金组份的质量百分比分别为：Zr，55％；Cu，28.8％；Ni，5％；Al，10％；Nb，1％；Y，0.2％。(1)选取纯度大于99.4％的Zr基非晶合金的各金属原材料，按照上述质量百分比进行称量配比；(2)将步骤(1)中配制好的合金成分加入到真空感应熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非晶合金压铸方法，其特征在于，将母合金加入到真空压铸机中熔炼，熔炼时的断电温度为950℃，然后进行半固态压铸，半固态压铸的温度为810-850℃，最终形成晶化度为5-8％的非晶合金；/n所述母合金为成分均匀的合金锭，其成分同所述非晶合金的成分。/n

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金压铸方法，其特征在于，将母合金加入到真空压铸机中熔炼，熔炼时的断电温度为950℃，然后进行半固态压铸，半固态压铸的温度为810-850℃，最终形成晶化度为5-8％的非晶合金；
所述母合金为成分均匀的合金锭，其成分同所述非晶合金的成分。


2.根据权利要求1所述的非晶合金压铸方法，其特征在于，所述非晶合金为Zr基非晶合金。


3.根据权利要求1所述的非晶合金压铸方法，其特征在于，所述真空压铸机的参数设置如下：
熔炼功率第一段14Kw；
熔炼功率第二段11Kw；
熔炼功率第三段11Kw；
动模模温设定值260℃；
定模模温设定值260℃；
一块圈数2；
一快位置100mm；
二快圈数2；
二快位置275mm；
增压圈数2.5；
增压位置3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，
申请(专利权)人：瑞声科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32