[发明专利]一种具有涂层的锆基非晶合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料制造领域，具体涉及一种具有涂层的锆基非晶合金的制备方 法。

背景技术

非晶合金具有比相同或相似成分的晶态合金更加优异的力学性能、物理化学性 能，超高的耐磨耐蚀性以及良好的加工性能等特点。这些优异的性能使得非晶合金在功能 材料领域和结构材料领域均展现出巨大的应用价值，同时使得非晶合金作为一种新型材料 逐渐成为人们关注的热点。

目前，世界上对于非晶合金的应用主要集中在条带及变压器铁芯的应用，而对于 块体非晶合金的应用几乎没有什么例子，这主要是由于以下几个原因造成的：

1、缺乏好的非晶合金的成分。在众多非晶合金体系中，Zr基合金由于其优异的性能和 良好的非晶形成能力，被认为是最可以应用的非晶合金。

2、缺乏生产上可重复性好的非晶合金。一直以来，非晶合金都无法实现实验室条 件与生产条件的对接，即在实验室条件下获得的非晶合金在生产条件中其质量不稳定，重 复性不好，所得产品不完全是非晶结构，不能大规模生产。

3、非晶合金具有非常多的优异的力学性能，如高硬度、高强度、良好耐蚀性能，但 同时非晶合金也具有塑性和韧性差，作为结构件时易发生脆性断裂的问题，这些缺点一直 制约着非晶合金构件的使用。

发明内容

本发明提供一种具有涂层的锆基非晶合金的制备方法，该锆基非晶合金，具有优异的 机械性能。

为了实现上述目的，实现上述目的，本发明提供了一种具有涂层的锆基非晶合金 的制备方法，该锆基非晶合金由以下原子配比的合金制成：（Zr_1-xAl_x）_1-a-b-cCu_aPr_bNi_c，其中x =0.25-0.35，a=0.12-0.17，b=0.03-0.04，c=0.05-0.08

该方法包括如下步骤：

（1）制备合金

按照配方配比分别称取合金原料，在真空条件或氩气气氛中通过电弧熔炼将原料熔 炼，在原料熔化过程中，在规律震动熔炼炉条件下，使原料全部转化为熔液，反复熔炼3-4 次；熔炼过程的真空度为10^-1-10^-3Pa，氩气气氛压力为0.01-0.05MPa，经过冷却后，得到非 晶复合材料铸锭；

将所述非晶复合材料铸锭放入重熔管式坩埚中进行重熔，重熔温度为1500-1510℃；所 述重熔管式坩埚放入真空感应成型炉内，其顶部置于真空感应成型炉转轮轮缘之下2-4mm 处，所述重熔管式坩埚内放置一个可上下移动的耐火柱塞，该耐火柱塞和管式坩埚内壁的 间隙为1-2mm，所述母合金置于重熔管式坩埚内的耐火柱塞顶面熔化，熔化后被转轮轮缘拖 拽形成合金丝，其中真空成型炉转轮轮缘的旋转线速度为25-27m/s，所得合金丝的直径为 100-200微米；

（2）通过常规的金属材料成型工艺对合金丝进行成型，得到锆基非晶合金产品基体，其 中常规的金属材料成型工艺是指常规的压铸工艺或常规的吸铸工艺；

（3）在锆基非晶合金产品基体覆盖涂层

在装有搅拌器的三口烧瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧 基硅烷和乙醇，其摩尔比为3:2:2；在搅拌下滴入醋酸，加入量为5g/100mL，室温反应3h后， 加入甲基丙烯酸甲酯和引发剂偶氮二异丁腈，加入量分别为10g/100mL和5g/100mL，然后室 温下搅拌20min得到溶胶待用；然后将市售的粒度为50-100nm的ZrC纳米微粉和溶胶混合得 到涂料，ZrC纳米微粉和溶胶的重量比为6:0.4-0.6；

然后将上述涂料涂抹到上述锆基非晶合金产品基体，涂层厚度为3-5微米；经15min烘 烤固化，烘烤温度为130℃，得到具有涂层的锆基非晶合金产品。

本发明制备的锆基非晶合金产品，通过优化选择则原材料配比，来提高合金形成 能力，并在基体上涂覆ZrC涂层，使得产品具有极高的韧性。

具体实施方式

实施例一

本实施例锆基非晶合金由以下原子配比的合金制成：（Zr_0.75Al_0.25） _0.80Cu_0.12Pr_0.03Ni_0.05。