[发明专利]具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：所述Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料仅含有两相，分别为枝晶相和非晶相；按原子百分比计，枝晶相的化学组成为Ti_59～60Zr_38～39Cu_1～3，非晶基体的化学成分为Ti_33～34Zr_35～36Cu_8～9Be_21～24；所述的非晶复合材料中枝晶相体积分数为5～95％，其余为非晶相；

制备该材料的方法包括以下步骤：

(1)以工业级或工业级以上纯度的金属为原料，按照Ti_59.5Zr_38.3Cu_2.2成分配比制备中间合金①，具体为首先按成分配比将组成元素称量混合获得金属混合物，然后在惰性气氛中，采用电弧熔炼方法将所得金属混合物制成合金，反复熔炼至成分均匀，获得中间合金①锭；

(2)以工业级或工业级以上纯度的金属为原料，按照Ti_33.5Zr_35.5Cu_8.3Be_22.7成分配比制备中间合金②，具体为首先按成分配比将组成元素称量混合获得金属混合物，然后在惰性气氛中，采用电弧熔炼方法将所得金属混合物制成合金，反复熔炼至成分均匀，获得中间合金②锭；

(3)按照设计的第二相体积分数，称取所需的中间合金①和相对应的中间合金②锭，采用电弧熔炼方法将称取的中间合金①和中间合金②锭熔炼成合金，反复熔炼至成分均匀，获得母合金锭；

(4)将制备的母合金锭通过电弧或感应加热熔化，利用铜模铸造法、真空水淬法或真空压铸法获得所需尺寸和形状的合金棒材；非晶复合材料的最大形成尺寸不低于20mm；

(5)利用机械加工，将步骤(4)获得的合金棒材制成所需形状的合金样品。

2.按照权利要求1所述具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：枝晶尺寸为10～50μm。

3.按照权利要求1所述具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：所述的枝晶相在拉伸或压缩载荷作用时能够诱发马氏体相变，生成α”马氏体相，导致该复合材料具有显著的塑性和加工硬化能力，诱发马氏体相变的临界应力低于材料的屈服强度，即在材料的弹性变形阶段就能发生，并在材料的塑性变形阶段持续发生。

4.按照权利要求3所述具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：所述的诱发马氏体相变，当复合材料在弹性变形阶段卸载时，能够完全可逆；当复合材料在塑性变形阶段卸载时，部分可逆。

5.按照权利要求1所述具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：该复合材料在室温条件下可通过重复加载获得超弹性行为，拉伸载荷下最大弹性应变为2.7～3％。

6.按照权利要求1所述具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：步骤(1)～(3)中，合金熔炼参数为：熔炼电流200～700A，真空度10^-2～10^-4Pa。

7.按照权利要求1所述具有加工硬化能力的Ti-Zr-Cu-Be四元非晶复合材料，其特征在于：步骤(4)中，制备合金棒材工艺参数为：真空度100～10^-4Pa，冷却速度1～10²K/s，合金熔体温度为非晶基体的液相线以上400～600℃。