[发明专利]一种钴基块体非晶合金及其制备方法

说明书

本发明涉及了非晶合金领域内一种钴基块体非晶合金及其制备方法。其块体非晶合金成分为Co_x‑Mo_y‑B_z，x、y、z为原子百分比，其中59≤x≤67，17≤y≤28，11≤z≤19，且x+y+z=100，如Co₆₄Mo₂₂B₁₄，Co₅₉Mo₂₈B₁₃等。该块体非晶合金具有超高强度、高非晶形成能力、良好的热稳定性、耐蚀性及软磁性能等特点，并且不含稀贵金属Ta、Nb等元素，制备成本低廉，适用于高强金属结构件、耐蚀耐磨涂层、磁性元器件等应用领域。

技术领域

本发明是属于非晶合金材料领域，主要涉及一种新三元钴基块体非晶合金及其制备方法。特别指出是一种超高强度、高非晶形成能力、优异的耐腐蚀性以及良好的软磁性能的三元块体非晶合金。

背景技术

非晶合金因其原子排列长程无序、短程有序的独特结构，使得非晶合金具有极高的强度和硬度、良好的耐磨性和加工性能以及优异的耐腐蚀性能。一般将非晶三维尺寸大于1mm称为块体非晶合金，在众多块体非晶合金中，钴基块体非晶合金拥有较高的强度，良好的耐腐蚀性以及软磁性能。然而，早期发展的钴基非晶合金形成能力相对较低，其产品主要以薄带、丝状等形态存在。直到2000年，在Inoue等开发出Co₄₀Fe₂₂Nb₆Zr₂B₃₀直径1mm的块体非晶合金后（Materials Transactions Jim. 2000, 41 (9) :1256-1262），实现了钴基非晶合金存在形式的突破，进入块体非晶行列。随后，在2006年Men等人将微量元素Er引入到钴基非晶合金中，开发出临界尺寸高达10mm的Co₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Er₂块体非晶合金(Journalof Matreials Research. 2006, 21 (4) :958-961)，为钴基块体非晶合金的研究打开了新局面。

为了进一步提高钴基块体非晶的力学性能，2011年张涛研制出了Co-Ta-B块体非晶体系（Journal of Materials Research. 2011, 26 (16) :2072-2079），其断裂强度高达6GPa，但其塑性仅有0.5%，严重限制了其工程应用和进一步发展。2012年，沈宝龙等人开发出(Co_1-xFe_x)₆₈B_21.9Si_5.1Nb₅（Intermetallics. 23 (2012) 63-67）非晶合金，其室温塑性得到了一定提升，达到1.3%的塑性应变。然而，该类合金的强度却整体降低了。随后继续开发了Co–Nb–B 非晶合金体系（Journal of Non-Crystalline Solids. 386 (2014) 121–123），其最高强度达到了5200MPa，并且具有很高的非晶形成能力，临界尺寸达到2mm，塑性也得到极大改善。然而，目前已开发的钴基块体非晶合金中常含有稀贵金属，如Ta、Nb等，这在一定程度上限制了其发展空间和应用空间。因此，发展高强度、低成本并兼具良好耐蚀性和软磁性能的钴基块体非晶合金材料，具有重要的理论研究价值和现实应用意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于：（1）提供一种全新三元超高强钴基块体非晶合金及其制备方法；（2）通过所述方法制备的钴基块体非晶合金材料具有超高强度、高非晶形成能力、优异的耐腐蚀性以及良好的软磁性能等优点；(3)不含有目前高强钴基块体非晶合金体系中常用的Ta、Nb等稀贵金属，开发出一种成本更为低廉的钴基块体非晶合金体系。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：