一种具有加工硬化特性的高延展性锆基金属玻璃合金及其制法和用途制造技术

本发明专利技术提供了一种具有加工硬化特性的高延展性锆基金属玻璃合金及其制法和用途。本发明专利技术的CuZrAlAg系、ZrCuAl系、CuZrTiNi系合金中，Cu含量为35at％以上，含有分散不溶于Cu元素的V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co等单体金属粒子或合金粒子，制作成非固溶结晶金属/合金粒子分散锆基金属玻璃合金，该锆基金属玻璃合金表现出50MPa/1％的大加工硬化率，5％以上的大塑性应变，2500MPa以上的高断裂强度。这些特性的同时表现是迄今为止发现的数百种以上块状金属玻璃中的任何一种都不具备的新特性，有望带来块状金属玻璃在商业领域的进一步拓展。状金属玻璃在商业领域的进一步拓展。

【技术实现步骤摘要】
一种具有加工硬化特性的高延展性锆基金属玻璃合金及其制法和用途


[0001]本专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种具有加工硬化特性的高延展性锆基金属玻璃合金及其制法和用途。

技术介绍

[0002]迄今为止，直径1毫米以上的三维块状金属玻璃是由Zr、Mg、Ln、Ti、Hf、Fe、Co、Ni、Cu、Pd、Pt等作为主要成分(50at％以上)的多种多元系合金(包含3种以上的合金元素)制作而成，并广泛使用。
[0003]锆基合金作为代表性的金属玻璃合金系被广泛使用，主要作为结构和功能材料使用。
[0004]不含有害元素的锆基金属玻璃的原子组成通常组成为：5
‑
20at％的Al以及20
‑
45at％的Ni和Cu，剩余部分则由Zr或部分Zr的2
‑
8at％被Ti、Nb、Ta所取代的多成分组成，这样的块状金属玻璃的特性为玻璃成型能力强，弹性模量为80
‑
90GPa，屈服强度为1400
‑
1600MPa，约2％的大弹性应变，抗压断裂强度为1500
‑
1800MPa，维氏硬度为450
‑
570，疲劳强度为350
‑
560MPa，结晶起始温度为700
‑
750K。
[0005]除了上述优异的机械性质以外，锆基金属玻璃还具有高耐腐蚀，光泽性，精密的网状铸造加工性，粘性流动加工性，高电阻，低热膨胀，低导热性等性质。这些特性是任何结晶材料都不具备的特殊性能，因此锆基金属玻璃被广泛应用于机械精密材料，智能手机等电子设备的外壳，眼镜框架，书写用具，运动用具，装饰品材料，光学机械材料，压力传感器材料，钟表材料，刃材，医疗用器具或设备材料等领域。
[0006]然而，现有锆基金属玻璃存在着显著的缺点，即它们在拉伸应力和压缩应力下均无法表现出加工硬化行为。因此，上述块状金属玻璃大的宏观塑性伸长和塑性应变明显小于普通结晶合金，关于加工硬化行为，其结果是到目前为止都没有出现大塑性伸长和塑性扭曲的金属玻璃，这种新型金属玻璃有望带来金属玻璃应用领域的进一步拓展。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的通过下述技术方案实现
[0008]一种具有加工硬化特性的高延展性锆基金属玻璃合金，其成分组成为(Cu
x
Zr
y
Al
z
Ni
β
Ag
γ
Ti
δ
)
100
‑
α
M
α
，其中的(Cu
x
Zr
y
Al
z
Ni
β
Ag
γ
Ti
δ
)为基底合金，M包括V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Co中的至少一种。
[0009]优选的，M包括Ta和Nb中的至少一种。
[0010]所述的(100
‑
α)和α为各成分占合金的原子百分比，α＝5
‑
15。
[0011]所述的x、y、z、β、γ、δ为各成分占基底合金的原子百分比，x＝35
‑
40，y＝15
‑
60，z＝0
‑
20，β＝0
‑
15，γ＝0
‑
15，δ＝0
‑
40。
[0012]所述的基底合金中还可以含有原子百分比(占基底合金的原子百分比)小于1的
Pd、Pt或稀土元素中的至少一种。
[0013]优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
x
Zr
y
Al
z
Ag
γ
)
100
‑
α
M
α
，其中x＝35
‑
40，y＝40
‑
55，z＝5
‑
20，γ＝5
‑
15，α＝4
‑
16；更优选的，M为Ta；进一步优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
36
Zr
48
Al8Ag8)
100
‑
α
M
α
，其中α＝5
‑
15。
[0014]优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
x
Zr
y
Al
z
)
100
‑
α
M
α
，其中x＝35
‑
40，y＝40
‑
60，z＝5
‑
20，α＝2
‑
10；更优选的，M包括Ta和Nb中的至少一种；进一步优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
40
Zr
50
Al
10
)
100
‑
α
M
α
，其中α＝3
‑
9。
[0015]优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
x
Zr
y
Ni
β
Al
z
)
100
‑
α
M
α
，其中x＝35
‑
40，y＝40
‑
60，β＝0
‑
15，z＝0
‑
20，α＝5
‑
16；更优选的，M包括Ta和Nb中的至少一种；进一步优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
37
Zr
50
Ni
3 Al
10
)
100
‑
α
M
α
，其中α＝6
‑
15。
[0016]优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
x
Zr
y
Ni
β
Ti
δ
)
100
‑
α
M
α
，其中x＝35
‑
40，y＝10
‑
20，β＝5
‑
15，δ＝30
‑
40，α＝3
‑
9；更优选的，M包括Ta和Nb中的至少一种；进一步优选的，所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
40
Zr
15
Ni
10
Ti
35
)
100
‑
α
M
α
，其中α＝6。
[0017]上述锆基金属玻璃合金的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将M元素以外的合金成分(金属小块或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有加工硬化特性的高延展性锆基金属玻璃合金，其特征在于：以原子百分比计，成分组成为(Cu
x
Zr
y
Al
z
Ni
β
Ag
γ
Ti
δ
)
100
‑
α
M
α
，其中的(Cu
x
Zr
y
Al
z
Ni
β
Ag
γ
Ti
δ
)为基底合金，M包括V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Co中的至少一种；所述的(100
‑
α)和α为各成分占合金的百分比，α＝5
‑
15；所述的x、y、z、β、γ、δ为各成分占基底合金的百分比，x＝35
‑
40，y＝15
‑
60，z＝0
‑
20，β＝0
‑
15，γ＝0
‑
15，δ＝0
‑
40。2.根据权利要求1所述的金属玻璃合金，其特征在于：所述的M包括Ta和Nb中的至少一种。3.根据权利要求1所述的金属玻璃合金，其特征在于：所述的基底合金中含有原子百分比小于1的Pd、Pt或稀土元素中的至少一种。4.根据权利要求1所述的金属玻璃合金，其特征在于：所述的金属玻璃合金的成分组成为(Cu
x
Zr
y
Al
z
Ag
γ
)
100
‑
α
M
α
，其中x＝35
‑
40，y＝40
‑
55，z＝5
‑
20，γ＝5
‑
15，α＝4
‑
16。5.根据权利要求1所述的金属玻璃合金，其特征在于：所述的金属玻璃合金的成分组成为(C...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上明久，曹勇，
申请(专利权)人：广州爱克科技有限公司，
类型：发明
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