一种铜锆基非晶合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铜锆基非晶合金，其中，该铜锆基非晶合金的组成如下述通式所示：Ｃｕ↓［ａ］Ｚｒ↓［ｂ］Ｔｉ↓［ｃ］；其中，ａ、ｂ、ｃ均为原子百分数，４５≤ａ≤５５，３５≤ｂ≤５０，５≤ｃ≤１５，且ａ、ｂ、ｃ之和为１００。本发明专利技术制得的铜锆基非晶合金塑性好，临界尺寸大，而且具有优良的压缩断裂强度和维氏硬度。

Copper zirconium based amorphous alloy and preparation method thereof

The invention provides a Cu Zr based amorphous alloys, the composition of the Cu Zr based amorphous alloys as shown in the following formula: Cu: a Zr: B Ti: C; a, B and C which are atomic percentage, 45 = a = 35 = 55. B = 50, C = 5 ~ 15, and a, B, C and 100. The copper zirconium based amorphous alloy prepared by the invention has good plasticity, large critical size, excellent compressive fracture strength and hardness of Vivtorinox.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金及其制备方法，尤其涉及一种铜锆基非晶合金及其 制备方法。
技术介绍
非晶合金是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由 于其特殊的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如 高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等性能。这些优越的性能使得非晶合金在 很多领域具有应用潜力。从二十世纪九十年代初以来，以日本和美国为首，发现了一系列具有强 非晶形成能力的合金成分，其中以锆基非晶合金最为容易制得，其临界冷却速率在1K/s量级，可以用铜模铸造和水淬等方法制备成三维块体材料。近 来，国外又发展了多组元铜基块体非晶系合金，相对于锆基、钯基等非晶合 金，铜基块体非晶合金具有更低廉的价格和更好的实用价值，但是铜基块体 非晶合金的非晶形成能力较差。为了解决铜基非晶合金的非晶形成能力差的问题以及进一步提高铜基 非晶合金的强度，CN 1594639A公开了一种Cu基Cu-Zr-Ti系块体非晶合金， 该合金的通式为(CuxZr卜x)卜yTiy，其中，x的取值范围为54at%《x《70at%， y的取值范围为2at。^《y《20。而且该合金非晶形成能力最佳的成分为 CU64Zr28.5Ti7.5。并且，该专利技术在实施例部分给出了如下通式的性能测量参数 Cu64Zr28.5Ti7.5、 Cu62.3Zr27.7Ti10、 Cu6。.6Zr26.9Ti12.5、 Cu58.8Zr26.2Ti15。与作为对比 例的通式为CueoZ&oT^的非晶合金相比，该专利技术中通式为Cu64Zr28.5Ti7.5的非 晶合金的非晶形成能力较强，维氏硬度和屈服强度较高。而由通式为Cu62.3Zr27.7Ti1()、 Cu6。.6Zr26.9Ti12.5、 Cu58.8Zr26.2Ti15的非晶合金的维氏硬度和屈服 强度均低于对比例，非晶形成能力略高于对比例。但是，上述专利技术的实施例中公开的铜基块体非晶合金的直径仅为3mm, 因此，其非晶形成能力仍然不够高。另外，该铜基块体非晶合金的制备条件 也比较苛刻，例如，在熔炼前需要抽真空至10'2帕。此外，该专利技术实施例中 的铜基非晶合金存在塑性差的缺点，因此在应用上有局限。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中非晶合金临界尺寸小以及塑性差 的缺点，提供一种非晶形成能力以及塑性强的铜锆基非晶合金及其制备方 法。本专利技术提供了一种铜锆基非晶合金，其中，该铜锆基非晶合金的组成如 下述通式所示CuaZrbTic;其中，a、 b、 c均为原子百分数，45《a《55， 35 《b《45， 5《c《15，且a、 b、 c之和为lOO。本专利技术还提供了铜锆基非晶合金的制备方法，该方法包括在保护气体气 氛或真空环境下，将非晶合金原料进行熔炼并浇铸冷却成型，其中，所述非 晶合金原料符合通式CuaZrbTie的比例，式中，a、 b、 c均为原子百分数，45 《a《55， 35《b《45， 5《c《15，且a、 b、 c之和为lOO。本专利技术制得的铜锆基非晶合金的临界尺寸均在5mm以上，而且本专利技术 制得的非晶合金具有优良的压缩断裂强度和维氏硬度。同时，本专利技术得到的 非晶合金塑性强，塑性应变量达到25%，而根据现有技术得到的铜基非晶合 金的塑性应变量仅为8%左右。因此，本专利技术的铜锆基非晶合金的性能更为 优良，在机械、医疗器械以及生物材料等领域具有广泛的应用前景。此外， 本专利技术的铜锆基非晶合金的制备方法的条件较为温和，容易制备。附图说明图1为实施例1-6以及对比例1制得的样品的X射线粉末衍射图2为为实施例1与对比例1制得的非晶合金的压縮应力-应变曲线图。具体实施例方式本专利技术的铜锆基非晶合金的组成如下述通式所示CUaZfbTie;其中，a、b、 c均为原子百分数，45《a《55， 35《b《45， 5《c《15，且a、 b、 c之和 为100。优选情况下，49《a《51， 35《b《45。在上述优选情况下，可以制得临 界尺寸更大、塑性更好的铜锆基非晶合金。本专利技术的铜锆基非晶合金的制备方法，该方法包括在保护气体气氛或真 空环境下，将非晶合金原料进行熔炼并浇铸冷却成型，其中，所述非晶合金 原料符合通式QiaZrbTie的比例，式中，a、 b、 c均为原子百分数，45《a《 55， 35《b《45， 5《c《15，且a、 b、 c之和为lOO。本专利技术所述非晶合金的制备方法中，所述非晶合金原料中含有少量的杂 质对非晶合金的熔炼没有影响，以非晶合金的总量为基准，所述杂质的含量 为5原子％以下即可。因此，本专利技术的制备方法对于各种原料的纯度的要求 也不高，但是原料纯度高，有利于非晶合金的形成。因此，用于制备本专利技术 所述铜锆基非晶合金的各种原料的纯度优选为99重量％以上，更优选为 99-99.999重量％。所述保护气体气氛或者真空环境是为了使合金原料在熔炼过程中获得 保护，避免被氧化。本专利技术的非晶合金原料的抗氧化性能较好，因此对保护 气体气氛以及真空环境的要求比较低。所述保护气体为元素周期表中零族元 素气体中的一种或几种。所述保护气体的纯度不低于95体积％即可，例如 可以为95-99.9体积％。熔炼炉内通入保护气体之前只需抽真空至真空度为iooo帕以下即可。另外，所述真空环境是指真空度不超过1000帕，优选为 0.1-1000帕。本专利技术所述真空度以绝对压力表示。所述熔炼的方法为本领域中各种常规的熔炼方法，只要将非晶合金原料 充分熔融即可，例如可以在熔炼设备内进行熔炼，熔炼温度和熔炼时间随着 所非晶合金原材料的不同会有一些变化，本专利技术中，熔炼温度优选为1000-2700°C，更优选为1200-2500°C;烙炼时间优选为0.5-5分钟，更优选 为l-3分钟。所述熔炼设备可以为常规的熔炼设备，例如电弧熔炼炉、或感 应熔炼。本专利技术的非晶合金的成形能力强，因此所述冷却成型可以采用本领域中 各种常规的浇铸冷却成型方法，例如，将熔融的合金材料(熔体)浇铸到模 具中，然后冷却。所述浇铸方法可以为重力浇铸、吸铸、喷铸、压铸中的任 意一种。重力浇铸是指利用熔体本身的重力作用浇铸到模具中。重力浇铸由 于方法简单，容易实现，而且成本低，因此本专利技术优选使用。所述浇铸的具 体操作方法为本领域技术人员所公知。模具材料可以为铜合金、不锈钢及导 热系数为30-400W/m'K (优选为50-200 W/m*K)的材料。模具可进行水冷、 油冷或者液氮冷却。冷却的速度可以是10K/s以上，优选为10-104K/s。对冷 却的程度没有特别要求，只要能成型为本专利技术的非晶合金即可。另外，优选在加入原料时，使得上述通式中的a、 b在如下的范围49 《a《51， 35《b《45。在上述优选情况下，非晶合金的非晶形成能力更强， 能得到塑性更好的铜锆基非晶合金。下面通过实施例来详细说明本专利技术。实施例1本实施例说明本专利技术提供的铜锆基非晶合金及其制备方法。将纯度为99.96重量％的各种铜锆基非晶合金原料投入电弧熔炼炉内(沈阳科学仪器厂)，将电弧熔炼炉抽真空(真空度为5帕)，然后通入纯度 为99.9体积％的氩气作为保护气体，在130(TC条件下，熔炼3分钟，使铜 锆基非晶合金原料充分熔融。各铜锆基非晶合金原料的种类以及用量为50 原子X的Cu、 42原子Q/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜锆基非晶合金，其特征在于，该铜锆基非晶合金的组成如下述通式所示：ＣｕａＺｒｂＴｉｃ；其中，ａ、ｂ、ｃ均为原子百分数，４５≤ａ≤５５，３５≤ｂ≤５０，５≤ｃ≤１５，且ａ、ｂ、ｃ之和为１００。

【技术特征摘要】
1、一种铜锆基非晶合金，其特征在于，该铜锆基非晶合金的组成如下述通式所示CuaZrbTic；其中，a、b、c均为原子百分数，45≤a≤55，35≤b≤50，5≤c≤15，且a、b、c之和为100。2、 根据权利要求1所述的合金，其中，49《a《51， 35《b《45。3、 权利要求1所述的铜锆基非晶合金的制备方法，该方法包括在保护 气体气氛或真空环境下，将非晶合金原料进行熔炼并浇铸冷却成型，其特征 在于，所述非晶合金原料符合通式CuaZrbTie的比例，式中，a、 b、 c均为原 子百分数，45《a《55， 35《b《45， 5《c《1...

【专利技术属性】
技术研发人员：文丹华，陈海林，张法亮，宫清，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]