[发明专利]一种铜锆基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Cu_xZr_1-x)_1-yTi_y，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Cu₆₄Zr_28.5Ti_7.5。并且，该发明在实施例部分给出了如下通式的性能测量参数：Cu₆₄Zr_28.5Ti_7.5、Cu_62.3Zr_27.7Ti₁₀、Cu_60.6Zr_26.9Ti_12.5、Cu_58.8Zr_26.2Ti₁₅。与作为对比例的通式为Cu₆₀Zr₃₀Ti₁₀的非晶合金相比，该发明中通式为Cu₆₄Zr_28.5Ti_7.5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Cu_62.3Zr_27.7Ti₁₀、Cu_60.6Zr_26.9Ti_12.5、Cu_58.8Zr_26.2Ti₁₅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，上述发明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，该发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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_aZr_bTi_c；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。

本发明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Cu_aZr_bTi_c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100。

本发明制得的铜锆基非晶合金的临界尺寸均在5mm以上，而且本发明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，本发明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，本发明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，本发明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；