[发明专利]一种低成本非晶合金件的制备方法及低成本非晶合金件

说明书

本发明公开了一种低成本非晶合金件的制备方法，包括：步骤一，将非晶合金原料配比后混合，在真空条件或者惰性气氛下熔炼成均匀的母合金锭；步骤二，将母合金锭粉碎至5‑12cm作为熔炼原料；步骤三，将熔炼原料加热至高于其熔点100‑150K，使之熔化混合均匀后，在真空条件下或者惰性气氛中利用压铸或者吸铸的方式进行非晶合金件的铸造，获得所需非金合金件；所述铸造过程中非晶合金件的冷却步骤为两次分段冷却。本发明中的非晶合金件制备方法提升了非晶合金件内非晶相的占比，降低了非晶合金件制备工艺过程中的真空度要求，从而在非晶合金件性能不发生变化的前提下大幅降低了非晶合金件的制备成本。

技术领域

本发明属于新材料制造领域，具体涉及一种低成本非晶合金产品的制备方法，并涉及一种低成本的非晶合金件。

背景技术

非晶合金材料是近年来发展迅速的新型金属材料之一。非晶合金材料是通过加热熔炼后，以极快的冷却速率对合金熔液进行冷却至非晶相的玻璃化转变温度来完成非晶态合金的形成，从而避免合金内金属晶体的形成及生长，具有金属原子短程有序、长程无序的特殊微观结构。正是由于具有不同于晶态金属的微观结构，使得非晶合金具有良好的物理力学性能以及良好的耐腐蚀性等特性。以锆基非晶合金为例，现有技术中锆基非晶合金的强度可达到不锈钢的2倍以上，耐腐蚀性为普通不锈钢的数十倍乃至数百倍以上，其弹性极限更是可以达到传统晶体金属材料的数倍，这些优良的性能为非晶很近材料在航空航天、医疗器械、机械化工等不同领域取代传统金属材料带来了无限可能性。如在3C电子产品领域，许多体积小、强度硬度要求高的结构件在传统工艺中往往利用不锈钢或者铝合金，一旦将上述材料替代为非晶合金后，不仅结构件强度、硬度得到大幅提升，而且还可以通过缩小零部件体积、尺寸、薄厚来获得与普通晶体金属材料相同的性能、甚至性能更佳的结构件，从而获得更轻薄、结构更复杂的电子产品。

尽管非晶合金材料的优点显而易见，该材料领域的应用研究也层出不穷，非晶合金材料的应用大部分主要还是集中在条带及变压器铁芯中的应用，随着非晶合金材料的发展，逐渐还有医疗器械领域、高端体育产品领域、高端3C产品领域等产品附加值较高、利润率相对较高的领域。究其原因，主要存在以下几个方面的因素：

1、非晶合金材料易得，然而有利用价值、适于工业化应用的非晶合金材料难得。非晶合金材料只有在其微观结构中非晶态相占有比重较大时才会在宏观上表现出非晶合金材料的优越性能。要想获得非晶态相占比具有实用性的非晶合金材料，在现有技术中，一方面需要严格控制非晶合金原材料的纯度，往往需要原料纯度大于99%，精细铸造中合金原料纯度往往大于99.5%，另一方面需要开发出适用于不同体系合金的制备工艺方法，需要极深厚的技术积累。

2、非晶合金材料的原材料纯度要求高，造成其本身成本就比较高，再加上现有的非晶合金体系中，为了获得物化参数优越的合金材料，往往在合金体系中添加贵金属成分，如锆基非晶合金中纯锆的含量往往达到60%以上，许多体系中为了增强耐腐蚀性、增加抗菌性，还需要添加纯银、纯钴等价格高昂的辅助原料，进一步提升了其原料成本，造成非晶合金材料价格高昂。

目前，为了降低非晶合金材料的成本，扩大其使用范围，许多研究者提出了各种不同的改进的方案，如要围绕着改进非晶合金材料的成分以及改进非晶合金件的制备方法。如申请号为201510313616.9的名为《一种低成本锆基非晶合金及其制备方法》中国专利中提出的方案，提供了一种低成本的锆基非晶合金的组成，通过在非晶合金组成中添加一定的氧元素，同时提升熔炼温度至3000℃，并进行反复熔炼，达到采用低纯度的原料即可制备非晶合金，从而达到降低非晶合金材料使用成本的目的。又如申请号为201310405103.1的名为《一种低成本宽过冷液相区锆基非晶合金》中提供的方案，提供了一种新的低锆含量的锆基非晶合金，同时提出了相对应的制备工艺步骤，从而降低了锆基非晶合金的应用成本。

发明内容