[发明专利]含铱的块体金属玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含铱的块体金属玻璃，其以铱为基本组元，组成公式为Ir_a[Ta_x(Nb)_1‑x]_b[Ni_y(Co)_z(Fe)_r(Cu)_m(V)_n(W)_k]_cB_d。本发明还涉及上述含铱的块体金属玻璃的制备方法。与现有技术相比，本发明的块体金属玻璃具备了铱合金原有的抗氧化耐腐蚀的特性，且具备超宽的过冷液相区(约100K)，该非晶合金在此温度区间可进行热塑性成型，此温度远远低于传统铱合金的加工温度，极大的降低了加工难度。同时，该非晶合金使用坦、镍等非贵金属成分，也降低了原有铱合金的成本，具有很广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于非晶态合金领域。具体来说，本发明涉及以铱为基础组元，搭配多种金属(钽、铌、钒、镍、钴、铁、铜、钨)以及非金属硼，通过合适的成分设计而得到的具有超高玻璃转变温度和超宽过冷液相区的块体金属玻璃。

背景技术

金属玻璃是由熔融态下的合金通过快速冷却而避免结晶所形成的特殊结构的合金，也称之为非晶态合金。相对于晶态合金而言，非晶态合金没有固定的晶格结构，因此具备很多优异的特性，比如高强度、高硬度、以及耐腐蚀等等。研究表明，非晶态合金的催化性能优于大多晶态材料的催化性能，并呈现出独特的自稳定性。同时，由于金属玻璃具有过冷液相区，也是最容易加工成型的金属材料。

金属单质铱，具有很高的熔点和抗氧化性，在1600℃的大气条件下仍能保持良好的机械性能，能经受无机酸、强碱甚至王水的侵蚀。因此，铱及其合金被广泛用于需要高温和耐腐蚀的领域，例如燃气涡轮机和航天器发动机的电触头、核动力装置中密封放射性核燃料的容器以及火箭发动机燃烧室的涂层式复合喷管等。

同时，铱也有优越的催化性能，主要应用在肼等推进剂的催化分解、汽车尾气净化和不饱和碳氢化合物的加氢催化中。

除了广泛地应用于能源、航天以及精密仪器上，铱也常见于民用汽车领域。举例来说，高档汽车发动机火花塞点火电极通常是使用铱金合金作为中央电极铱金火花塞。铱的高熔点的性能可以使其使用在各种大功率的发动机上，能够承受更高的温度而不至于发生电极融化甚至烧毁。而且，因为铱具有高的硬度，可以使其在火花塞上做的更细，从而使点火更为集中，能量更强，火花塞路线更稳固，因此可以有效地提升燃烧的效力和效度。在使用铱金火花塞的情形下，在各种驾驶条件下都很少会发生意外地点火和熄火。因此，燃烧情况很好，发动机也可以保持良好的动转状态，燃油消耗也因此而降低。

但是，由于铱的熔点高，使得其在室温条件下铱的加工异常困难，尤其是铱的易脆的特性更是大大增加了加工的难度，因此，在相当长的时间里铱及其合金的应用受到了很大的限制。

另外，铱本身的价格很贵，使得在考虑成本因素时，铱金合金难以大面积推广。

目前，铱已被应用到非晶领域，但是现有技术只公开了一些少量铱掺杂的非晶合金，比如W₃₈Ir₁₇Ru₃₁B₁₄、Co₅₂Ir₅Ta₈B₃₅等。这些非晶合金的形成能力欠佳，只能做出厚度在几十微米左右的条带，其过冷液相区也不到60℃，因此极大的限制了铱合金非晶的应用。此外，关于含铱的块体金属玻璃，在本发明之前还未见的报道。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种含铱的块体金属玻璃，其既具备了铱合金原有的抗氧化耐腐蚀的特性，也具备超宽的过冷液相区(约100K)，使得该含铱的块体金属玻璃在此温度区间可进行热塑性成型，此温度远远低于传统的铱合金的加工温度，极大地降低了加工难度。

本发明的另一个目的在于提供一种上述的含铱的块体金属玻璃的制备方法。