[发明专利]一种钛基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶合金及其制备方法，具体地说，本发明涉及一种钛基非晶合金及其制备方法。

背景技术

非晶态合金是组成原子呈长程无序、短程有序的一类新型合金材料。由于其独特的微观结构，因而具有比常规晶态金属材料优异的力学、物理、化学等性能。

钛基大块非晶合金由于具有极高的断裂强度，较低的密度，优良的室温耐腐蚀性能，以及较低的成本，在新型高温耐蚀结构材料和生物医用器件方面有广阔的应用前景，因此受到人们广泛的关注和研究。经过近三十年的探索和努力，人们开发出了大量钛基非晶合金系统，比如：Ti-Be-Zr、Ti-Ni-Si、Ti-Nb-Si、Ti-Nb-Si-B、Ti-Ni-Cu、Ti-Cu-Ni-Al、Ti-Cu-Ni-Zr-Be、Ti-Cu-Zr-Ni、Ti-Cu-Zr-Ni-Al、Ti-Cu-Zr-Ni-Hf-Si等。但是它们都有一定的缺点，有的钛含量较低，有的合金中含有剧毒元素(Be)或对人体有害的元素(Ni)，有的合金成分过于复杂，有的制备条件过于苛刻，工业化生产可能性低，使其应用范围受到了限制。

例如，JP2005-281721公开了一种非晶合金，其中，该非晶合金的组成为Ti_{100-a-b-c-d-e}Cu_aNi_bM1_cM2_dM3_e，式中，M1为选自Zr、Hf以及Sc中的至少一种，M2为Al和/或Sn，M3为Si和/或B，a、b、c、d和e分别表示原子百分比，10＜a＜40，0＜b＜30，2＜c＜10，2＜d＜10，0＜e＜5，40＜a+b+c+d+e＜60。该合金强度较好，但是存在对人体有害的元素的镍，因此在应用范围上受到很大的限制。

另外，CN1814850A公开了一种块体钛基非晶合金，其特征在于，该合金的化学成分以及原子百分数为Ti_aCu_bZr_cTL_d，式中，TL选自Fe、Co、Pd、Pt、Ir，a为45-50，b为45-47.5，c为2.5-7.5，d为1.5-5。虽然，该钛基非晶合金未使用有毒或对人体有害的元素，且其压缩塑性可以大于2000兆帕，但是，该钛基非晶合金的非晶形成能力较差，由其实施例制得的非晶合金中，临界尺寸最大仅为2毫米，且抗弯塑性较差。这就极大的限制了这种非晶合金的应用范围和程度，而且该钛基非晶合金均为实验室制备条件下获得，不具备大规模工业生产的能力。因此，找到一种钛含量较高、成分简单、不含有对人体有害的元素，同时又具有较大临界尺寸、优异力学性能和可加工性能，以及可工业化和大规模生产的钛基非晶合金具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的钛基非晶合金不能兼顾对人体无害以及具有优异的综合力学性能的缺陷，提供一种对人体无害，同时又具有较大临界尺寸、优异力学性能和可加工性能的钛基非晶合金及其制备方法。

本发明提供了一种钛基非晶合金，其中，该钛基非晶合金的组成如下述通式所示：

Ti_aCu_bSn_cTL_dTD_e

其中，a表示Ti的原子百分数，40≤a≤55；b表示Cu的原子百分数，30≤b≤45；c表示Sn的原子百分数，0≤c≤4；d表示TL的原子百分数，1≤d≤7，TL选自元素周期表中的VIIB族、除Ni之外的VIIIB族金属、Ag和Au中的一种或几种；e表示TD的原子百分数，0＜e≤5，优选情况下，TD为Y和/或Sc；且a、b、c、d、e之和为100。

本发明还提供了一种钛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，将钛基非晶合金的原料进行熔炼并冷却成型，其中，所述钛基非晶合金的原料包括Ti、Cu、TL和TD以及选择性含有的Sn，各物质的加入量使所得非晶合金的组成为：Ti_aCu_bSn_cTL_dTD_e

其中，a表示Ti的原子百分数，40≤a≤55；b表示Cu的原子百分数，30≤b≤45；c表示Sn的原子百分数，0≤c≤4；d表示TL的原子百分数，1≤d≤7，TL选自元素周期表中的VIIB族、除Ni之外的VIIB族金属、Ag和Au中的一种或几种；e表示TD的原子百分数，0＜e≤5，TD为Y和/或Sc；且a、b、c、d、e之和为100。