[发明专利]一种锆基内生相非晶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域    

本发明涉及一种非晶金属和复合材料，特别涉及一种添加MoSi₂颗粒的锆基内生相非晶复合材料及其制备方法。

背景技术

块体非晶态合金具有一系列优异的物理、力学和化学性能，但其在低温（室温）、高应力条件下的塑性变形极易发生变形局域化，形成剪切带，进而在拉伸或剪切条件下发生灾难性的破坏，使得块体非晶态合金应用的可靠性变得难以预测。为提高和改善块体非晶合金的变形、受冲击性能，近几年来，人们通过在块体非晶中引入具有不同强度和剪切模量的第二相以改善非晶合金的室温塑性和断裂脆性，发展了一种新型的复合材料，即块体非晶复合材料。 通过外加或原位析出方式在非晶基体中引入如WC、ZrC，高熔点金属W、Ta粒子、bcc-β、Nb枝状晶，富Ta固溶体等第二相，能够阻碍单一剪切带的扩展，促使多重剪切带的形成，使应力重新分布，是目前提高BMG塑性和断裂韧性的一种有效方法。

虽然经过十几年的发展和研究，块状非晶合金复合材料已取得了很大的进展，但无论是基础理论、还是微观结构、宏观性能及新材料探索方面，都还存在大量的问题有待解决。在各种块状非晶形成合金中，锆基块状非晶发现的最早，研究的也最完善。现已能够制备出直径为30mm Zr₅₅ Cu3₀ Ni₅Al₁₀的四元大块锆基非晶合金。由于其形成能力强、制备方法比较简单而且强度高等特点，被认为是很具有发展前景的结构材料。

根据第二相的引入方式的不同，非晶基复合材料的制备工艺分为外加法和内生法两种方法：1、外生法，即将增强相通过物理的方法加入到基体中，使其弥散分布于基体合金中。2、内生法(原位法)，利用晶核的生成和长大，结晶出所要的增强相，均匀分布于基体内。内生法制备非晶合金复合材料的思路是在一种强非晶形成合金中加入高熔点的合金化元素，在冷却凝固过程中能先析出塑性增强相，残余液体是共晶成分或近共晶成分，具有比较强的非晶形成能力，在快速冷却下形成非晶，从而形成塑性相增强的非晶基复合材料。析出的塑性相有金属间化合物或金属固溶体，塑性相及其复合界面的存在改变了非晶合金在外力作用下剪切带的形成和扩展。例如，在铜-锆非晶合金中，原位析出TiC不仅使屈服强度增加280MPa，而且使材料的塑性也得到显著的提高。现有的内生法制备的非晶合金材料已经取得了很大进展，但是大部分添加的为粉末状的原料（如硼粉、碳粉）或者块状物料；在熔炼时粉末状物料极易挥发，块状物料却难以熔炼均匀。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种添加MoSi₂颗粒的锆基内生相非晶复合材料及其制备方法。本发明所提供的材料的制备方法简单，分散均匀，尺寸大，硬度高，热稳定性好，抗压强度高。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种锆基内生相非晶复合材料，其成分表达式为： (Zr_aCu_bNi_cAl_d)_e(MoSi₂)_f，其中a、b、c、d为原子百分比，e、f为体积分数，a=55， b= 30， c= 5， d= 10；0.95≤e≤1，0≤f≤0.05，且a+b+c+d=100，e+f=1。

上述的锆基内生相非晶复合材料中，所述f=0.01，e=0.99。

上述的锆基内生相非晶复合材料中，所述f=0.02，e=0.98。

上述的锆基内生相非晶复合材料中，所述f=0.03，e=0.97。

上述的锆基内生相非晶复合材料中，所述f=0.04，e=0.96。

上述的锆基内生相非晶复合材料中，所述e=0.95，f=0.05。