一种锆基非晶合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于金属材料和冶金技术领域，涉及一种非晶合金材料，具体涉及一种锆基非晶合金及其制备方法。本发明专利技术通过调整锆基非晶合金中各组分的原子百分含量，以及在锆基非晶合金中加入非金属元素Y、Sc，可以降低该非晶合金的制备要求，更重要的是在保持综合性能不下降的前提下，大大降低了对原材料纯度的高要求，同时允许原材料中保留一定量的杂质元素。因此，通过适当调整非晶合金中Si、C等非金属元素的比例，不会影响锆基非晶合金的综合性能，反而可以降低工业化批量生产时原材料成本的压力。通过本发明专利技术制备方法还可以得到临界尺寸在3mm以上的大块锆基非晶合金，该锆基非晶合金不仅具有优良的力学性能，同时对原料纯度及杂质元素的含量要求较低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于金属材料和冶金
，涉及一种非晶合金材料，具体涉及。本专利技术通过调整锆基非晶合金中各组分的原子百分含量，以及在锆基非晶合金中加入非金属元素Y、Sc，可以降低该非晶合金的制备要求，更重要的是在保持综合性能不下降的前提下，大大降低了对原材料纯度的高要求，同时允许原材料中保留一定量的杂质元素。因此，通过适当调整非晶合金中Si、C等非金属元素的比例，不会影响锆基非晶合金的综合性能，反而可以降低工业化批量生产时原材料成本的压力。通过本专利技术制备方法还可以得到临界尺寸在3mm以上的大块锆基非晶合金，该锆基非晶合金不仅具有优良的力学性能，同时对原料纯度及杂质元素的含量要求较低。【专利说明】
本专利技术属于金属材料和冶金
，涉及一种非晶合金材料，具体涉及。
技术介绍
非晶合金材料由于具有长程无序而短程有序的特殊结构，因而具有高强度、高硬度、耐磨性、耐蚀性、较大的弹性极限和高电阻性等优越的性能，而且还表现出优良的超导性和低磁损耗等特点，因此非晶合金材料被认为是最具有潜力的新型结构材料，从而广泛应用到机械、医疗、IT电子、军工等领域。为保持非晶态结构的完整性，传统的非晶合金对原材料纯度、制备条件等因素要求较高。经过多年的研究，人们发现锆基非晶合金具有优良的非晶形成能力，通过成分的控制，可以对原材料纯度和制备条件的限制有所降低。比如原材料纯度要求在99.9% (质量t匕)以上。在制备过程中，需要很高的真空度环境，熔炼气氛要求达到高真空度1(Τ4~10~3Pa,少量的氧或者别的杂质都将极大地降低合金的非晶形成能力。在常规的非晶合金制备过程中，由于降低的幅度有限，苛刻的生产过程大大增加了非晶合金制品的生产成本，使得这类锆基非晶合金依然停留在实验室里，无法批量生产，从而限制了非晶合金的广泛应用。
技术实现思路
经过专利技术人研究发现，通过在锆基非晶合金中同时添加Y、Sc中的至少一种元素以及S1、C中的至少一种元素，并保证合金中Y、Sc以及S1、C的含量比例，不仅大大降低了合金的制备要求，同时还提高了得到的锆基非晶合金的综合性能和稳定性，本专利技术的目的在于客服现有技术的锆基非晶合金对生产条件的限制，在保持良好的力学性能的条件下，放宽对原材料纯度、熔炼真空度、熔炼气氛氧含量、冷却速度的要求，提供一种满足以上要求的锆基非晶合金及其制备方法，解决了现有技术中存在的上述问题。本专利技术提供了一种锆基非晶合金，其中，该锆基非晶合金的组成如下述通式所示:(Zr100 ~x ~yT ixHfy) a (CumNin) bA IcMdNe其中a、b、c、d、e为原子数，30≤a ≤90，15 ≤b ≤60，5 ≤c ≤35，0.1 ≤d ≤20，0.1 ≤ e ≤ 5,并且a、b、C、d、e之和为100, x, y, m, η分别表示T1、Hf、Cu、NI的原子分数，O ≤X ≤0.2，0 ≤y ≤0.05,0.2 ≤m/n ≤5。M选自Y、Sc中的至少一种，N选自S1、C中的至少一种；以所述锆基 非晶合金的总体积为基准，所述晶态相的体积分数为5~50%，非晶态相的体积分数可以为50~95%。本专利技术所述的锆基非晶合金，其特征还在于，所述a、b、C、d、e的原子数，其中50 ≤a ≤75，20 ≤b ≤55，5 ≤c ≤20，0.1 ≤ d ≤ 10,0.1≤ e ≤ 2,并且 a、b、C、d、e 之和为 100,所述 x, y, m, n 分别表示 Ti、Hf、Cu、NI的原子分数，O≤X≤0.15，O≤y≤0.03，0.4≤m/n≤4.5 ;所述晶态相的体积分数可以为10~25%，非晶态相的体积分数可以为75~90%。本专利技术还提供了该锆基非晶合金的制备方法，该方法包括在惰性气体保护下或真空条件下，将锆基非晶合金原材料进行熔炼并冷却成型，其中，所述非晶合金的原材料包括Zr、T1、Hf、Cu、N1、Al、M、N，各物质的加入量使所得的合金的组成为:(Zr.nTixHfy)a (CumNin)bAlcMdN6O本专利技术所述锆基非晶合金的制备方法，其特征还在于，所述惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡气体中的一种或几种，气体的纯度不低于体积百分比的94% ；所述真空条件为1000Pa以下，以绝对压力表示；所述熔炼温度为1000~3000°C ；所述熔炼时间为0.5~10分钟。优选的，所述真空条件小于IOOPa ;所述熔炼温度为1200~2700°C;所述熔炼时间为2~5分钟。更优选的，所述真空条件为0.1~50Pa。本专利技术锆基非晶合金，通过调整锆基非晶合金中各组分的原子百分含量，以及在锆基非晶合金中加入非金属元素Y、Sc，可以降低该非晶合金的制备要求，更重要的是在保持综合性能不下降的前提下，大大降低了对原材料纯度的高要求，同时允许原材料中保留一定量的杂质元素。因此，通过适当调整非晶合金中S1、C等非金属元素的比例，不但不会影响锆基非晶合金的综合性能，反而可以降低工业化批量生产时原材料成本的压力，推动非晶合金量产的步伐。通过本专利技术制备方法还可以得到临界尺寸在3_以上的大块锆基非晶合金，该锆基非晶合金不仅具有优良的力学性能，同时对原料纯度及杂质元素的含量要求较低，允许有小于或等于5% (原子百分比)的金属杂质元素，以及小于或等于1% (原子百分比)的非金属杂质元素存在。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种锆基非晶合金，其中，该锆基非晶合金的组成如下述通式所示:(Zr100 ~x ~yT ixHfy) a (CumNin) bA IcMdNe其中a、b、c、d、e为原子数，30≤a≤90，15≤b≤60，5≤c≤35，0.1≤d≤20，0.1 ≤ e ≤ 5,并且a、b、C、d、e之和为100, x, y, m, n分别表示Ti、Hf、Cu、NI的原子分数，O≤X≤0.2，0≤y≤0.05,0.2≤m/n≤5。M选自Y、Sc中的至少一种，N选自Si、C中的至少一种。以所述锆基非晶合金的总体积为基准，所述晶态相的体积分数可以为5~50%，非晶态相的体积分数可以为50~95%。优选情况下，所述a、b、C、d、e的原子数，其中50 ≤ a≤75, 20 ≤ b ≤ 55,5≤ c ≤20,0.1 ≤ d ≤ 10,0.1 ≤ e ≤ 2,并且 a、b、C、d、e 之和为 100,所述 x, y, m, η 分别表示 T1、Hf、Cu、NI 的原子分数，O≤ X ≤ 0.15,0 ≤ y ≤ 0.03,0.4 ≤ m/n ≤ 4.5 ；所述晶态相的体积分数可以为10~25%，非晶态相的体积分数可以为75~90%。由于工业化生产一般采用价格更为低廉的中间合金作为原料，因而会使得到的锆基非晶合金中含有一些金属兀素杂质，如Mg、Ca、Co等，以及一些非金属兀素,如C、O、N、B、P等，但是对于本专利技术来说，一定量的杂质金属元素的存在并不会影响本专利技术所得到的的锆基非晶合金的性能，如:以所属的锆基非晶合金的总量为基准，所述锆基非晶合金可以含有原子百分比小于或等于5%的金属杂质元素的，原子百分比小于或等于1%的非金属杂质元素，当杂质含量在本专利技术上述范围内时，对本专利技术提供的锆基非晶合金的熔炼及制备没有影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锆基非晶合金，其中，该锆基非晶合金的组成如下述通式所示：(Zr100～x～yTixHfy)a(CumNin)bAlcMdNe其中a、b、c、d、e为原子数，30≤a≤90，15≤b≤60，5≤c≤35，0.1≤d≤20，0.1≤e≤5，并且a、b、c、d、e之和为100，x，y，m，n分别表示Ti、Hf、Cu、NI的原子分数，0≤x≤0.2，0≤y≤0.05，0.2≤m/n≤5。M选自Y、Sc中的至少一种，N选自Si、C中的至少一种；以所述锆基非晶合金的总体积为基准，所述晶态相的体积分数为5～50%，非晶态相的体积分数可以为50～95%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄利敏，
申请(专利权)人：黄利敏，
类型：发明
国别省市：