[发明专利]调控Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶复合材料热稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明内容涉及钛基非晶复合材料热稳定性及机械性能的一种工艺调控方法，属于材料制备工艺技术领域内容。

背景技术

非晶合金具有长程无序，中短程缺位有序的结构，具有诸多不同于传统晶态合金的独特性能如高强度、高硬度、良好的耐磨性和抗腐蚀性、易于近净形加工成形等，是近20年材料领域的研究热点。但由于非晶合金在热力学上处于能量的亚稳态，在一定条件下存在自发向能量降低方向转化为晶态的可能性，物理上称为非晶晶化，即在较高温度时发生原子级弛豫过程而使其原有的某些优异性能损失，如金属玻璃的原子扩散系数以及铁磁金属玻璃的饱和磁化强度和居里温度，电阻率、比热、体积模量、杨氏模量等均会发生不利变化。这种时效作用导致非晶合金的老化、变脆，成为非晶合金实际工程应用的瓶颈问题。

相对于其它非晶合金而言，钛基非晶合金具有成本较低、比强度高以及杨氏模量适中等特点，因而越来越受到人们的关注，成为一种潜在的轻质结构材料。但由于缺乏位错滑移、孪生等变形机制，非晶的塑性很大程度上依赖于剪切带的运动，而剪切带的滑动与增殖极易局域化，形成单一主剪切带，其近乎为零的拉伸塑性大大限制了工程应用。在不大的应力下即会造成材料灾难性的断裂。在非晶基体上引入韧性的第二相(通常为晶态相)制成复合材料，可以在变形时限制剪切带的扩展和促进多重剪切带的萌生，从而使非晶复合材料具有良好的综合力学性能。钛基非晶复合材料不但具有其它非晶复合材料良好的塑性，同时又兼具了钛基非晶高比强度的特点，具有良好的应用前景。对于此类材料如何调整工艺增强非晶合金的热稳定性，即依靠低温的原子弛豫由非晶合金的亚稳态过渡为较为稳定的另一亚稳态，对于保留或提高其优异的综合性能具有重要的指导意义。

西北工业大学(王鹏，寇宏超，白洁等.塑性钛基非晶复合材料的制备及性能[J].复合材料学报,2012(29))设计出成分为Ti_(44+x)Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be_(19-x)的一系列钛基非晶复合材料，通过测试发现其中成分为Ti₄₈Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be₁₅非晶复合材料具有非常良好的综合力学性能，其压缩屈服强度为1370MPa，压缩塑性为33.8％，具有一定的应用潜力。

近些年来，国内外学者通过静载、表面喷丸、离子辐照等多种工艺来解决非晶合金的老化问题，这些方法都能发挥一定的抗老化作用，使得非晶的某些性能如塑性变形得到了不同程度的提高。如物理所非晶研究组和剑桥(Z.Lu,W.Jiao,W.H.Wang et al.Phys.Rev.Lett.113,045501,2014)合作发展的一种简单室温缠绕法可以方便、有效地调制非晶合金La₇₅Ni_7.5Al₁₆Co_1.5、Pd₄₀Ni₁₀Cu₃₀P₂₀等中的流动单元浓度，实现非晶合金中的室温塑性变形。但存在剪切带难于调控，只能影响非晶合金表面性能，成本的下降空间较小等问题。