具有塑性的厘米级锆基非晶合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于非晶合金技术领域，具体涉及一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金，其原子百分比表达式为：Zr

【技术实现步骤摘要】
具有塑性的厘米级锆基非晶合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于非晶合金
，具体涉及一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]非晶合金作为一种具有优越性能的新型合金材料，其优良的物理和化学性能，如高强度，高硬度，高弹性，耐腐蚀等，这些性能使得非晶合金具有广泛的应用前景，如军事、医疗器械、3C电子产品等等。
[0003]非晶合金的成型尺寸受到的制约因素如材料纯度，设备条件等是非晶合金的应用和发展的最大的制约因素，本专利技术着重开发一种厘米级的非晶合金，该非晶合金不仅具有优良的非晶形成能力，而且在采用工业级原料的条件下仍具有优良的非晶形成能力，为非晶合金的应用和发展提供了基础。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金及其制备方法，以解决塑性锆基非晶合金的厘米级非晶形成能力不足的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金，其原子百分比表达式为：Zr
a
Cu
b
Ni
c
Al
d
Nb
e
Co
f
Hf
g
M
r
；其中a+b+c+d+e+f+g+r＝100；M为稀土元素；以及50＜a＜70；10＜b＜25；5＜c＜25；5＜d＜15；0＜e＜10；0＜f＜10；0＜g＜2；0＜r＜0.5。
[0006]又一方面，本专利技术还提供了一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金的制备方法，包括如下步骤：步骤S1，按照如前所述原子百分比将各组分换算成质量比，进行原料的称取配置；步骤S2，将难熔金属、Hf与部分Zr进行电弧预熔，得到预熔料；步骤S3，将预熔料与其余原料进行真空感应熔炼，熔炼4
‑
5次至熔炼均匀，待完全冷却后取出得到料块；步骤S4，将料块打磨后在真空感应铜模中压铸，得到具有塑性的厘米级锆基非晶合金。
[0007]本专利技术的有益效果是，本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金及其制备方法利用Co作为相似原子取代以提升非晶合金材料的混合熵和构型熵，同时Co的置换也对Al原子和Ni原子形成了电子杂化影响，使费米球的直径变为2KF，不仅提升了锆基非晶合金的非晶形成能力，同时也改善了其力学性能。
[0008]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
[0009]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的实施例1所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线；
[0012]图2是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的实施例2所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线；
[0013]图3是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的实施例3所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线；
[0014]图4是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的实施例4所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线；
[0015]图5是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的实施例5所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线；
[0016]图6是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的实施例6所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线；
[0017]图7是本专利技术的具有塑性的厘米级锆基非晶合金的对比例1所制备3mm试样的应力
‑
应变曲线。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术提供了一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金，其原子百分比表达式为：Zr
a
Cu
b
Ni
c
Al
d
Nb
e
Co
f
Hf
g
M
r
；其中a+b+c+d+e+f+g+r＝100；M为稀土元素；以及50＜a＜70；10＜b＜25；5＜c＜25；5＜d＜15；0＜e＜10；0＜f＜10；0＜g＜2；0＜r＜0.5。
[0020]在本实施例中，优选的，其原子百分比表达式为：Zr
a
Cu
b
Ni
c
Al
d
Nb
e
Co
f
Hf
g
M
r
；其中a+b+c+d+e+f+g+r＝100；M为稀土元素；以及55＜a＜65；10＜b＜20；10＜c＜15；5＜d＜15；0＜e＜10；0＜f＜5；0＜g＜2；0＜r＜0.5。
[0021]在本实施例中，具体的，所述Hf熔点高达2233℃属于难熔金属，难熔金属又称为高熔点稀有金属，其熔点高硬度大抗蚀性强，且因Hf为第六周期过渡元素，其外层电子s电子与次外层d电子的能级接近，因此这些d电子可以部分或全部参与成键，形成多种氧化数，通过将Hf复配至本专利技术的非晶合金体系中，使得非晶合金获得了成分分布均匀的天然非晶氧化层，同时这部分难熔金属在熔炼中呈无序排列，消除了其原本晶态金属所具有的晶界、错位、偏析等缺陷，作为微量添加元素与其他组分形成非晶合金，从而使得本专利技术的非晶合金兼具难熔高熵合金材料和非晶合金的优点，具体表现为优异的硬度。
[0022]在本实施例中，具体的，Nb的原子百分比含量为0～10，在该区间的非晶合金具有较高的热稳定性和非晶形成能力，Nb的加入使Zr
‑
Cu
‑
Ni
‑
Al
‑
Co体系中的体系组元数增多，体系内的原子堆积混乱度增大，结晶所需的原子重排变的更加困难，因此非晶合金的过冷
液体会有更高的热稳定性；同时由于Nb的加入，组元原子的大小变化更连续，即Zr＞Nb＞＞Co＞Ni＞Cu＞＞Al，非晶相的堆积密度进一步提高；同时Nb的加入也与原体系中的Ni和Al之间具有负的混合热，使得体系内部形成了新的相互吸引的耦合原子对，原子间作用力更加复杂，晶化需要原子进行长程扩散以满足其成分和结构要求，而更为复杂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有塑性的厘米级锆基非晶合金，其特征在于，其原子百分比表达式为：Zr
a
Cu
b
Ni
c
Al
d
Nb
e
Co
f
Hf
g
M
r
；其中a+b+c+d+e+f+g+r＝100；M为稀土元素；以及50＜a＜70；10＜b＜25；5＜c＜25；5＜d＜15；0＜e＜10；0＜f＜10；0＜g＜2；0＜r＜0.5。2.如权利要求1所述的具有塑性的厘米级锆基非晶合金，其特征在于，其原子百分比表达式为：Zr
a
Cu
b
Ni
c
Al
d
Nb
e
Co
f
Hf
g
M
r
；其中a+b+c+d+e+f+g+r＝100；M为稀土元素；以及55＜a＜65；10＜b＜20；10＜c＜15；5＜d＜15；0＜e＜10；0＜f＜5；0＜g＜2；0＜r＜0.5。3.如权利要求1或2中任一项所述的具有塑性的厘米级锆基非晶合金，其特征在于，所述M为Y，Dy，Lu，Ho，Yb，Ce，Rh，Os中的任意一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：路新行，张晓平，彭炜，陈云，
申请(专利权)人：盘星新型合金材料常州有限公司，
类型：发明
国别省市：