本发明专利技术公开了一种利用超音速颗粒轰击技术提高非晶合金塑性的方法，属于非晶材料领域。所述方法步骤如下：（1）选取洁净的Ti基或者Zr基非晶合金试样；（2）将非晶合金试样固定在超音速动力喷涂设备上；（3）利用超音速动力喷涂设备，在压缩气体压力高于两倍音速即高于620KPa，轰击温度为100℃~200℃条件下，采用平均粒径为30~50μm的Al2O3或SiC颗粒轰击非晶合金试样表面，持续时间2.5~5s，即得到塑性提高的非晶合金试样。所述方法最高能够使非晶合金块体塑性提高66%，且非晶合金表层未发生晶化；还具有操作简单、耗费时间少、成本低、重复性好的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于非晶材料领域。
技术介绍
非晶合金是一种新型金属材料，独特的长程无序、短程有序结构赋予了该材料不同于传统金属的优异性能，如高屈服强度、高弹性极限等；另外，非晶合金具有良好的抗腐蚀能力，具有优良的软磁、硬磁及独特的膨胀特性等物理性能。然而，在拉伸、压缩载荷试验下，非晶合金会沿着一个主剪切带发生剪切失效，几乎无任何宏观塑性，低的塑性变形能力严重限制了非晶合金的工程应用。针对非晶合金塑性差的特点，人们开展了大量提高非晶合金塑性的工作。目前提高非晶合金塑性的方法主要有两种，即制备非晶复合材料和微结构不均匀的非晶合金。其 中，非晶合金复合材料主要是通过引入第二相阻碍非晶相内单一剪切带的快速扩展，并尽可能多的诱发多重剪切带的形成，以最大限度的提高非晶合金塑性。微结构不均匀非晶合金则是利用微结构软硬不同的特点，在相对微观的尺度下，通过诱发多重剪切带的交叉/阻碍，实现塑性提高。目前，非晶复合材料主要有外加第二相增强和原位内生晶体相增强非晶合金复合材料。外加第二相增强有颗粒增强、丝束增强和三维联通网络骨架增强，其中，颗粒增强非晶合金复合材料由于受熔体温度的限制只能选取具有高熔点的金属颗粒或者陶瓷颗粒作为增强相，且选取的颗粒增强相必须与母相有尽可能少的界面反应，以防止两相界面处发生部分晶化。此外，此方法还限制了添加颗粒的体积分数。原位内生晶体相增强非晶合金复合材料由于原位内生晶体相与母相界面结构具有一定的相似性，因此这种增强方式可以明显增强两相界面的结合力，进而提高材料的强度和韧性，但是这增强方式最大的不足在于制备过程严重受到合金成分、比例和加工工艺等因素的影响。另外人们基于非晶合金微结构不均匀性的认识还主要局限于成分调整，研究方法仍是采用传统的试错法，研究过程不仅难以控制，而且使用范围很窄，仅适用于某一特定的成分体系。上述几种增强方式主要是通过改变非晶合金的组织结构来提高非晶合金的塑性，受到如添加相和基体相的界面反应、添加相体积分数等的影响，因此非晶合金的塑性有限。另外，这些方式制备工艺复杂，生产成本较高，存在一定的局限性。
技术实现思路
针对现有方法难以有效提高非晶合金的塑性，且工艺复杂、成本较高的不足，本专利技术的目的在于提供。所述方法最高能够使非晶合金整体塑性提高66%，且非晶合金表层未发生晶化现象；所述方法还具有操作简单、耗费时间少、成本低、重复性好的优点。本专利技术的目的由以下技术方案实现—种利用超音速颗粒轰击技术提高非晶合金塑性的方法，所述方法步骤如下(I)选取洁净的Ti基或者Zr基非晶合金试样；(2)将非晶合金试样固定在超音速动力喷涂设备上；(3)利用超音速动力喷涂设备，在压缩气体压力高于两倍音速即高于620KPa，轰击温度为100°c 200°C条件下，采用平均粒径为3(Γ50 μ m的Al2O3或SiC颗粒轰击非晶合金试样表面，持续时间为2. 5^5s,即得到塑性提高的非晶合金试样； 所述压缩气体为N2或He ; 超音速动力喷涂设备喷涂原理先将气体N2或He压缩到保证高于两倍音速的气体压力下即高于620KPa，然后由超音速动力喷涂设备的加热器把气体加热到100°c 200°C，所述气体在超音速动力喷涂设备的DaLava喷管中得到膨胀，并在超音速动力喷涂设备喷枪的出口处速度达到超音速500 1200m/s，采用平均粒径为3(Γ50 μ m的Al2O3或者SiC颗粒，颗粒在所述喷枪的前部与所述气体混合，并由膨胀的加热气体加速到500 1200m/s，在气体压力作用下Al2O3或者SiC颗粒从所述喷枪射到非晶合金试样表面，持续时间为2. 5飞S，即得到塑性提高的非晶合金试样。有益效果(I)利用本专利技术所述方法处理的非晶合金试样表面有一层厚度约为30 μ m的压应力层，室温准静态压缩实验表明非晶合金整体塑性提高达39%以上，最高可达66%，而且非晶合金表层未发生任何晶化现象。(2)本专利技术所述方法操作简单、耗费时间少、成本低、重复性好。(3)本专利技术所述方法的轰击温度为100°C 20(TC，远低于非晶合金的晶化温度，能够保证在轰击过程中非晶合金基体不发生晶化。附图说明图I为实施例I中轰击试样X射线衍射图谱；图2为实施例I中轰击后试样在放大倍数为1000倍下的扫描电镜图；图3为实施例I中轰击后试样的透射电镜图和对应的选取电子衍射图；图4为实施例2中轰击后试样在放大倍数为1000倍下的扫描电镜图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例来详述本专利技术，但不限于此。实施例广8中所述的超音速动力喷涂设备的厂商为美国IN0VRTI公司，型号为KM-CDS 3 型。实施例I(I)制备 Ti32.8Zr3Q.2Ni5.3Cu9Be22.7 非晶合金板:将纯度> 99. 95% 的 Ti、Zr、Ni、Cu、Be五种金属块体按照原子百分比32. 8:30. 2:5. 3:9:22. 7进行配比，然后在高纯氩气气氛保护下，用电弧熔炼炉进行熔炼，重复熔炼4遍，形成合金铸锭。采用翻转浇铸的方法，将合金铸锭熔化后注入铜模中，制备出Ti基非晶合金板。(2)初步处理将步骤(I)制得的非晶合金板线切割成尺寸为22X5X1. 8mm3的块体试样。(3)将非晶合金块体试样固定在超音速动力喷涂设备上。(4)利用超音速动力喷涂设备，压缩气体为N2，在620KPa气体压力下，温度选择IOO0C，采用平均粒径为30 μ m的Al2O3颗粒轰击非晶合金块体试样表面，持续时间2. 5s。(5)将超音速颗粒轰击完成后的非晶合金块体试样用丙酮超声波清洗干净。通过对轰击后非晶合金块体试样表面X射线衍射图进行分析，如图I所示，可发现在非晶漫散射峰中分布有尖锐的晶体峰，利用MDI jade软件进行物相检索，采用化学元素限定法确定晶体为Al2O3,而非晶基体中无Al、O元素，判断此Al2O3为颗粒轰击过程中镶嵌在非晶基体中的颗粒，非晶基体未发生晶化现象。利用扫描电镜观察经轰击后非晶合金块体试样的表面形貌，通过图2可以看出非 晶合金块体试样表面经超音速轰击后凹凸不平，具有纵横交错的沟壑。利用透射电镜观察超音速颗粒轰击后非晶合金块体试样影响层的组织结构变化，如图3所示，通过透射电镜图可以看出所述试样为非晶组织。由相应的选取电子衍射图可以看出，图中只有表征非晶的漫散射环，而无其他衍射斑点或多晶衍射环，说明所述试样在轰击过程中未发生晶化。在室温下进行准静态压缩实验，应变率为10_4/s，将未进行颗粒轰击的非晶合金块体试样和轰击之后非晶合金块体试样的压缩塑性进行对比，发现未轰击非晶合金块体试样断裂应变为I. 8%，而经颗粒轰击之后非晶合金块体试样的断裂应变为2. 5%，塑性提高了39%。实施例2( I)初步处理将实施例I中制得的整块非晶合金板线切割成尺寸为22X5X1. 8mm3的块体试样。(3)将非晶合金块体试样固定在超音速动力喷涂设备上。(4)利用超音速动力喷涂设备，压缩气体为He，在620KPa气体压力下，温度选择1500C，采用平均粒径为40 μ m的Al2O3颗粒轰击非晶合金块体试样表面，持续时间2. 5s。(5)将超音速颗粒轰击完成后的非晶合金块体试样用丙酮超声波清洗干净。通过对轰击后非晶合金块体试样表面X射线衍射图进行分析，可发现在非晶漫散本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用超音速颗粒轰击技术提高非晶合金塑性的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：（1）选取洁净的Ti基或者Zr基非晶合金试样；（2）将非晶合金试样固定在超音速动力喷涂设备上；（3）利用超音速动力喷涂设备，在压缩气体压力高于两倍音速即高于620KPa，轰击温度为100℃~200℃条件下，采用平均粒径为30~50μm的Al2O3或SiC颗粒轰击非晶合金试样表面，持续时间为2.5~5s，即得到塑性提高的非晶合金试样；所述压缩气体为N2或He。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：薛云飞，王鲁，宁先进，谈震，张琪，张林伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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