[发明专利]锆基金属玻璃熔焊材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种锆基金属玻璃熔焊材料，以锆基非晶合金作为熔焊焊剂，对硬化物质进行熔焊黏合，由锆基非晶合金与硬化物质均匀、致密的熔焊黏合在一起形成。本发明提供的锆基金属玻璃熔焊材料，具有高维氏硬度、高断裂强度，高塑性的特点，其维氏硬度达到530Hv以上，与一般的陶瓷的硬度相当，当熔焊材料受力时，由于锆基类合金具有高强度的优势，并与硬化物质的相互加强作用，其断裂强度基本达到2000MPa以上，同时，选取的硬化物质与锆基非晶合金具有相容性，形成致密的黏合，能够有效的克制剪切带的形成与快速扩展，避免熔焊材料受力时发生灾难性的断裂，使该熔焊材料具有超高的塑性。

技术领域

本发明涉及金属玻璃熔焊材料领域，具体涉及一种锆基金属玻璃熔焊材料及其制备方法。

背景技术

近年来，锆基非晶合金的发展吸引了广大科研人员的目光，具有高硬度、高强度和强耐蚀性的特点，其压缩断裂强度可高达2000MPa以上，远高于晶体材料，得到了材料领域人员的高度重视，锆基非晶合金的高速发展。在众多领域都见到了其身影，大方异彩，在电子、航天、军工领域都也涉及到锆基非晶合金的应用。现阶段大部分的锆基非晶材料难以大规模的运用于结构材料的最大的短板就是因为锆基非晶合金的高强度与锆基的塑性极差，类似于一般的陶瓷，在受到高压力时，塑性几乎为零，发生灾难性断裂。所以非晶合金难以作为结构材料获得大规模的实践应用。

因此，在对锆基非晶合金研究的基础上，我们设计出了一种新型金属材料，利用锆基非晶合金具有高强度的特点，把锆基非晶合金作为一种熔焊焊剂，对硬化物质进行熔焊黏合，把金属玻璃焊剂与硬化物质致密的有机的黏合在一起，使得锆基非晶合金的优势与硬化物质优点相互增强，形成具有优异的力学性能，增强压缩断裂强度，且同时兼备塑性变形能力的新型结构材料，即金属玻璃熔焊材料。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有优异的力学性能，压缩断裂强度优异，且同时兼备塑性变形能力的锆基金属玻璃熔焊材料，同时提供了制备该锆基金属玻璃熔焊材料的方法。

本发明提供的锆基金属玻璃熔焊材料，以锆基非晶合金作为熔焊焊剂，对硬化物质进行熔焊黏合，由锆基非晶合金与硬化物质均匀、致密的熔焊黏合在一起形成。

进一步，所述锆基非晶合金的组成用化学式表示为：Zr_xCu_yAl_100-x-y；

其中：x、y为原子比，且47≤x≤50，44≤y≤47。

进一步，所述硬化物质为氧化锆颗粒、碳化钨颗粒、三氧化二镧颗粒中的一种。

进一步，所述硬化物质的粒径为10μm～500μm，所述硬化物质占锆基非晶合金的体积百分比为10％～30％。

本发明还公开了一种用于所述的锆基金属玻璃熔焊材料的制备方法，包括如下步骤：

a、按原子配比取高纯度金属单质锆、铜、铝置于海绵钛吸附的氩气环境中，按熔点高低依次从上至下放置，熔炼混合至少6次，控制熔炼温度为2000℃～2050℃，每次熔炼时间至少15s，制得Zr_xCu_yAl_100-x-y母合金铸锭；

b、把硬化物质放置于带装料腔的铜模之中，在铜模的底部拧上螺纹钉，防止粉末漏出，再将该铜模放置于真空熔炼炉之中；

c、将步骤a中制得的母合金重新熔炼成为熔融液体，并通过极大的压强差将该熔融液体快速吸入装硬化物质的铜模之中，使该熔融液体对硬化物质进行熔焊黏合，把硬化物质均匀、致密的熔焊黏合在一起，然后急速冷却，即可制得具有优异强度与塑性的锆基金属玻璃熔焊材料。

进一步，所述步骤a中，金属单质锆、铜、铝的纯度均不低于99.9％。

进一步，所述步骤c中，急速冷却的冷却速率为100K/s。