[发明专利]一种高强度非晶合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶合金材料，具体涉及一种高强度的、非晶形成能力好的锆基非晶合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

机械结构材料是指以材料的机械或者力学性能为主要应用指标的一类工程材料，具体说来，包括材料的屈服强度、断裂强度、断裂韧性、塑性延伸率、弹性模量、深冲性能、疲劳性能等关键性指标。传统的机械结构材料有工模具钢、不锈钢、耐热钢、铝合金、镍合金、钛合金，还包括各类复合材料，如陶瓷增强金属基复合材料等，上述材料在应用中各有优势，也都有各自无法克服的缺点，如钢材类易腐蚀、铝合金强度低、复合材料界面控制工艺困难等等。在某些特殊的领域，结构材料都会遇到一些特殊的要求，往往传统材料无法企及。与传统晶态合金材料相比，块体非晶合金材料在多项使用性能方面极具优势，具有更为优异的力学性能、加工性能、软磁硬磁及独特的膨胀特性、抗多种介质腐蚀的能力、良好的生物相容性等，这些优良特性使得非晶合金在许多领域具有广阔的应用前景。迄今为止，非晶合金体系已开发出许多具有优异性能的产品可用于机械结构材料，如CoFeTaB块体非晶合金的压缩强度可达到5185MPa，创造了自然界金属材料强度的最高纪录；ZrTiCuNiBe块体非晶合金有室温脆性但是弹性应变极限可达2％；CuZrAl块体非晶合金有室温塑性又可加工硬化。在诸多非晶合金体系中，Zr-Al-Cu-Ni四元合金体系可制备出非晶形成能力和热稳定性都非常好的非晶合金材料，如Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5。在该四元合金体系的基础上也通过改变制备工艺和合金成分配比研制出了许多具备其他功能的新的非晶合金材料。

专利申请号为201510222401.6的名为《一系列具有室温压缩塑性和高强度的Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金》中国专利中公开了一系列Zr-Al-Ni-Cu体系的非晶合金及其制备工艺，制备出了Zr_51.5Al_13.6Ni_14.9Cu₂₀、Zr₅₂Al_12.9Ni_13.8Cu_21.3、Zr_52.5Al_12.2Ni_12.6Cu_22.7、Zr₅₃Al_11.6Ni_11.7Cu_23.7、Zr_53.5Al_10.9Ni_10.6Cu₂₅、Zr₅₄Al_10.2Ni_9.4Cu_26.4、Zr_54.5Al_9.6Ni_8.4Cu_27.5和Zr₅₅Al_8.9Ni_7.3Cu_28.8。合金的屈服强度为1737.5-2041.9MPa，抗压强度为1892.6-2184.6MPa，塑性应变为0.4-19.1％。

专利申请号为201210435848.8的名为《一种具有超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法》的中国专利中公开了一种Ni-Co-Y-La-Al五元合金体系，该体系的铝基非晶合金通过改进配方与工艺制备出具有1500MPa以上断裂强度的铝基符合材料，且塑性可达到21％。

如何制备出既具有更为优异的力学性能，又具备好的非晶形成能力和成型能力，具备大规模化稳定生产能力的非晶合金仍旧是研究努力的方向。

发明内容

本发明提供了一种高强度、塑性好、非晶形成能力优良、致密的、非晶成型能力好的Zr基非晶合金及其制备方法，该Zr基非晶合金尤其改善断裂强度。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

1、原料配方