[发明专利]一种低脆性锆基非晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低脆性锆基非晶合金，所述锆基非晶合金的组成为(Zr_aTi_bCu_cNi_dBe_eM_fN_g)_1‑xO_x，其中M为Ag、In、Sb中的一种或者多种，N为Mo、Mn、Pr中的一种或者多种；a、b、c、d、e、f、g、x为原子百分比，其中39≤a≤44，10≤b≤15，10≤c≤14，6≤d≤15，18≤e≤23，0≤f≤10，0≤g≤1，100ppm≤x≤200ppm。本发明中的锆基非晶合金通过组成和制备方法上的改进，具有高硬度、高抗拉强度和形成尺寸，最重要的，具有较低的脆性，改善了现有技术中锆基非晶合金脆性大的问题。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种低脆性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-Ti-Cu-Ni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。在该四元体系中，四种不同的原子能够形成致密微观结构，使宏观上的非晶合金业态结构更为致密和稳定。现有技术中对Zr-Ti-Cu-Ni四元非晶合金进行了改进，如添加原子体积小的元素或者原子体积更大的元素，使添加后的多元合金体系由于具有梯度尺寸的原子组成，从而具有更加致密稳定的结构。但是现有技术中的包含有Zr-Ti-Cu-Ni四种组元的锆基非晶合金往往存在对原料纯度较为敏感、制备得到的非晶合金脆性大、成型能力和强度较低的问题。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种针对Zr-Ti-Cu-Ni四元非晶合金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成和制备方法上的改进，具有高硬度、高抗拉强度和形成尺寸，最重要的，具有较低的脆性，改善了现有技术中锆基非晶合金脆性大的问题。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：