[发明专利]一种含氢钛基块体非晶合金

说明书

本发明属于非晶态合金的技术领域，提供了一种新型含氢钛基块体非晶合金，化学成分有Ti、Zr、Cu、Ni和Al，各元素的纯度为99.9%及以上，表达式为(Ti_aZr_bCu_cNi_dAl_e)H_x。本发明的方法是在非自耗真空电弧炉中充入不同比例(0‑50%H₂+纯Ar)的氢氩混合气条件下熔炼块体非晶合金，由于其吸入不同含量的氢，产生微合金化作用，从而可以起到提高钛基块体非晶合金形成能力的作用。这种钛基块体非晶合金的形成能力增强，同时具有高强度、高韧性，易于生产，可广泛应用，因此将具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于非晶态合金的技术领域，特别涉及一种含氢钛基块体非晶合金。

背景技术

块体非晶合金是类似于液态结构的一种短程有序而长程无序结构均匀的新型合金材料。由于其特殊的微观结构，使它们具有优异的力学、物理和化学性能。而钛基非晶合金以其高强度、低弹性模量、高耐腐蚀性能而备受关注，但近年来，钛基块体非晶的研究却未有大的突破，并且由于钛在高温下高活泼性使其对原料纯度及实验条件的要求较高，在熔炼和铸锭过程中极易产生气孔杂质等缺陷，从而增加了重复制备实验的难度。因此寻找制作新的钛基非晶合金具有重要推动意义。

发明内容

发明目的：

本发明提供了一种操作工艺简单的、高强度和高韧性的含氢钛基块体非晶合金，其目的是通过简单的工艺操作，克服了块体非晶合金玻璃形成能力低的缺点，其中在氢含量为5～10％的氢氩混合气氛所制备的非晶玻璃形成能力可达到6mm，相对于在氩气气氛下制备的合金提高了2倍。因此，通过本方法制备的块状非晶将具有广阔的应用前景。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种含氢钛基块体非晶合金，该钛基块体非晶的组成为(Ti_aZr_bCu_cNi_dAl_e)H_x，其中a、b、c、d和e按原子百分比是a：40-70％，b：10-30％，c：20-50％，d：0-20％，e：0-10％，a+b+c+d+e＝100,x表示非晶中氢含量的质量百分比。

所述的含氢钛基块体非晶合金，该钛基块体非晶的氢含量是0.002wt.％-0.068wt.％。

所述的含氢钛基块体非晶合金，含氢钛基块体非晶合金配比为(Ti₅₀Zr₁₀Cu₄₀)H_x，的钛基块体非晶合金玻璃形成能力可达到6mm，其中x＝0.017-0.021wt.％。

含氢钛基块体非晶合金的制备方法，该制备方法具体步骤如下：

步骤一：电弧熔炼制备母合金锭：将纯度不低于99.9％的Ti、Zr、Cu、Ni、Al，原料按(Ti_aZr_bCu_cNi_dAl_e)H_x原子配比放入真空熔炼室内的水冷铜坩埚中，将熔炼室抽至真空度6×10^-3Pa以下；然后通入不同比例的氢氩混合气体，实验的总压力为50KPa；在氢氩气氛下将原料反复熔炼数次，每次熔炼1-2分钟，从而获得均匀的合金钮扣锭；

步骤二：铜模吸铸法获得非晶合金：采用铜模吸铸法将步骤一制备的合金钮扣在亚快速冷却条件下，利用压强差将熔炼好的合金熔液吸铸到铜模型腔成型，制备成大块非晶合金。

优选的是步骤一中通入氢氩混合气体中氢气体积分数是0％-50％。

步骤一中熔炼次数为3-5次。