[发明专利]一种利用迭代思想制备β型非晶内生复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种利用迭代思想制备β型非晶内生复合材料的方法，其特征在于，包括：A)第一次迭代按照来设计β型非晶内生复合材料成分，熔炼浇铸所述设计的合金成分，检验合金的铸态微观组织，确定β相的分布形态，并测定β相的成分，记为B)继续迭代至与之间的差异小于3％，得到β型非晶内生复合材料，其中i为迭代次数，取值为2以上的整数，具体为：按照的方式来设计非晶内生复合材料成分，熔炼浇铸所述设计的合金成分，测定合金中β相的成分。本发明保证了开发出的内生β相非晶复合材料的基体成分接近初始Ti/Zr非晶合金，保留了高玻璃形成能力；同时本发明制备的β型非晶内生复合材料保留玻璃形成能力的同时具有良好的塑性。

技术领域

本发明涉及Ti/Zr基非晶合金及其内生复合材料领域，尤其是涉及一种利用迭代思想制备β型非晶内生复合材料的方法。

背景技术

目前已经开发了许多具有较高玻璃形成能力(玻璃形成临近尺寸大于4mm)的Ti基或者Zr基非晶合金，这些非晶合金具有高强度、高硬度和大弹性极限等优异的性能，但这些材料没有宏观拉伸塑性，这极大地限制了这类材料的应用。国内外研究人员通过向Ti/Zr基非晶合金中添加β相稳定元素，如Nb、Ta和V等，通过在凝固过程中析出初生β相，开发了具有内生β相的Ti/Zr基非晶复合材料(β-型非晶内生复合材料)，该类型非晶内生复合材料表现出优良的拉伸塑性。然而，通过这种方法开发的内生β相非晶复合材料具有以下两方面的缺点：

第一、前期开发的具有较高玻璃形成能力的Ti/Zr基非晶合金都是在实验中反复摸索发现的，高合金成分往往是在附近成分范围中具有最高的玻璃形成能力。通过向Ti/Zr基非晶合金中添加Nb和V等元素析出β相，这导致非晶基体的成分与初始Ti/Zr基非晶合金的成分明显不同，这往往降低了非晶基体的玻璃形成能力。

第二通过向Ti/Zr基非晶合金中添加β相稳定元素，会导致析出的β相固溶了大量β相稳定元素。稳定的β相在塑性变形过程中的变形机制为位错滑移，而位错纠缠和塞积对材料的加工硬化能力贡献有限，不能够弥补非晶基体的剪切软化，导致这类材料大都表现出拉伸加工软化的现象。

这两方面原因，限制了内生β相非晶复合材料的发展和应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种利用迭代思想制备β型非晶内生复合材料的方法，本发明制备的β型非晶内生复合材料保留玻璃形成能力的同时具有良好的塑性。

本发明提供了一种利用迭代思想制备β型非晶内生复合材料的方法，其特征在于，包括：

A)第一次迭代按照来设计β型非晶内生复合材料成分，X_m可取为50％。熔炼浇铸所述设计的合金成分，检验合金的铸态微观组织，确定β相的分布形态，并测定β相的成分，记为

式中：为第一次迭代的非晶内生复合材料成分，为第一次迭代的复合材料中β相成分，C_G为具有玻璃形成能力的Ti/Zr基非晶合金，其中X_m为设计的β相摩尔分数，为Ti_xZr_y，且成分C_G中Ti和Zr的原子百分比为x:y；

B)继续迭代至与之间的差异小于3％，得到β型非晶内生复合材料，其中i为迭代次数，取值为2以上的整数，具体为：按照的方式来设计非晶内生复合材料成分，熔炼浇铸所述设计的合金成分，测定合金中β相的成分式中：为第i次迭代的非晶内生复合材料成分，为第i次迭代的复合材料中β相成分。

优选的，继续迭代至与之间的差异小于3％之后还包括步骤C)：基体晶化为多种金属间化合物相，通过加速冷却保证凝固过程中剩余液相冻结为非晶合金基体制备得到β型非晶内生复合材料。

优选的，所述C_G中Ti和Zr组元的原子百分比总共不低于40％；x+y＝100。