[发明专利]一种高抗压锆基非晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高抗压锆基非晶合金，所述锆基非晶合金的组成为(Zr_aCu_bNi_cAl_dNb_e)_x(M_fN_gQ_h)_y，其中M为Ag、In、Co中的一种，N为Mo、Mn、W中的一种，Q为Si、C、B中的一种；a、b、c、d、e、f、g、h、x、y为各对应组分的原子配比；其中56≤a≤58，14≤b≤16，11≤c≤14，9≤d≤13，3≤e≤8，a+b+c+d+e=100；0≤f+g≤98，0≤h≤10，x：y=1：（0.08‑0.1）。本发明中的锆基非晶合金通过组分及组分含量的改进、制备方法上的改进，制备出了一种具有高抗压性能、高硬度的锆基非晶合金，且该非晶合金具有高的玻璃态形成能力和成型能力，拓宽了该锆基非晶合金的使用范围。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种高抗压的锆基非晶合金及其制备方法。

背景技术

从组成物质的原子模型考虑，物质可分为有序结构和无序结构两类，其中晶体为典型的有序结构，而气态、液态和某些固体都属于无序结构。非晶态合金，简称非晶合金，即指不具有长程有序但是具有短程有序的金属合金，由于具有金属合金的特性，故非晶合金液被称为玻璃态合金或者非结晶合金。非晶合金长程无序但是短程有序是指原子在空间排列上不呈周期性和平移对称性，但是在1-2nm的微小尺度内与临近或者次临近原子间的键合具有一定的规律性。非晶合金与晶态合金一样，都是多组元的合金体系，由于具有特殊的微观结构而具有高强度、高弹性、耐腐蚀、热成型性能好等特点，因此近年来非晶合金的到了非常广泛的关注，并且应用于许多领域中。

非晶合金具有非常典型的结构特征：1、长程无序，其原子排列不具有长程周期性，用电子显微镜看不到晶粒晶界、晶格缺陷等；2、短程有序，相邻原子间距与晶体的差距非常小，配位数也很接近；3、均匀性，非晶合金结构均匀、各向同性，同时成分均匀，无晶体那样的异相、析出物、偏析或者其他成分起伏；4、结构相变，当温度联系升高时，在某个窄温区内，会发生明显的结构相变。在过去数十年内，许多新组元的大块非晶合金被研究者们发现，部分具有实用性的成分被发掘并加以利用，在这些研究的基础上，现代非晶合金材料不仅大大提升了形成能力，而且具有高的硬度、屈服强度、弹性应变极限以及抗疲劳性，具有相对较高的断裂韧性和抗腐蚀特性。总的说来，非晶合金材料发展的趋势在于提升非晶合金的形成能力和力学性能，使之符合更广泛的使用需求。目前对非晶合金材料的改进绝大部分基于对一些已知成分配方的非晶合金进行改进，通过对组成成分、成分比例以及制备方法上的不同，从而获得不同的技术效果。

Zr基非晶合金是现有技术中得到较为广泛研究与认同的一种非晶合金体系。Zr-Cu-Ni-Al四元合金是一种较为常见的四元锆基非晶合金，具有良好的玻璃化形成能力。现有技术中有许多针对Zr-Cu-Ni-Al四元合金进行的改进合金体系，通过添加辅助合金元素或者其他辅助成分、控制氧含量、减少杂质等工艺来获得具有更优良性能的Zr基非晶合金。尽管现有技术中开发出的Zr基非晶合金形成能力佳、加工性能好，但是在实际应用过程中仍旧存在一些不可忽视的问题。如Zr-Cu-Ni-Al四元合金作为普通材质的替换材料时，相比起硬质不锈钢，其抗压性能略差，作为需要高抗压性能的结构件进行使用时，该合金材质整体偏软，无法取代硬质不锈钢。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种在Zr-Cu-Ni-Al四元合金的基础上进行改进的锆基非晶合金以及该锆基非晶合金的制备方法。本发明中的锆基非晶合金通过组分及组分含量的改进、制备方法上的改进，制备出了一种具有高抗压性能、高硬度的锆基非晶合金，且该非晶合金具有高的玻璃态形成能力和成型能力，拓宽了该锆基非晶合金的使用范围。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：