[发明专利]一种多相弥散状Ti基非晶复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多相弥散状Ti基非晶复合材料，其特征在于：该非晶复合材料含有三相，分别为β相、外加α相和非晶相；按原子百分比计，β相的化学组成为Ti_73~74Zr_13~14Ni_1~3Cu_1~3Mo_10~12，α相为纯Ti元素，非晶基体的化学成分为Ti_38~40Zr_23~24Cu_8~9Ni_5~6Be_23~25；所述的Ti基非晶复合材料中β相体积分数为36.1~39.1％，α相的体积分数为7.1~9.1％，剩余的为非晶相；晶态相呈现弥散状分布于非晶基体里，其中β相呈圆形或近椭圆形，尺寸为2~20μm；复合材料里的α相被β相包裹在中间，所得的复合材料具有拉伸加工硬化能力和高断裂韧性。

2.按照权利要求1所述多相弥散状Ti基非晶复合材料，其特征在于：拉伸载荷作用下，所述的Ti基非晶复合材料的拉伸屈服强度和抗拉强度分别为1410~1430MPa和1625~1635MPa，拉伸韧性为3.1~3.5％，拉伸塑性为2~2.2％；U型缺口断裂韧性试验获得断裂韧性K_J为107~113MPa·m^1/2。

3.一种权利要求1所述多相弥散状Ti基非晶复合材料的制备方法，其特征在于：该复合材料通过瞬间液态连接法制备，具体包括以下步骤：

(1)以工业级或工业级以上纯度的金属为原料，按照原子比Ti_31.2Zr_28.7Ni₅Cu_8.5Be_21.6Mo₅成分配制合金；合金中Ti、Zr和Mo元素放置一起配制成中间合金①；中间合金①随后在惰性气氛中，采用电弧熔炼方法将该金属混合物制成合金，反复熔炼至少4次，直至成分均匀，获得中间合金锭①；

(2)将中间合金锭①与步骤(1)配制的合金成分中的Ni、Cu、Be元素混合，随后在惰性气氛中，采用电弧熔炼方法将该金属混合物制成合金，反复熔炼至少4次，获得成分均匀的合金锭②；

(3)将合金锭②砸碎，挑选能够放入石英管的合金锭置于扁口石英管内，在高真空条件下，采用单铜辊甩带法制备厚为80~90μm的非晶条带；取纯度大于等于99.9％，厚度为45~55μm的纯钛箔，裁剪非晶条带和纯钛箔的长、宽为统一的尺寸；

(4)将长宽尺寸统一的非晶条带和纯钛箔相间排布制备得到非晶合金/纯钛箔预制体，压实预制体置于不锈钢管内，并在顶部放入合金锭②；其中非晶条带和纯钛箔的数量相同；

(5)将步骤(4)装好预制体和合金锭②的不锈钢管与真空设备连接，抽真空，真空度低于3×10^-3Pa，置于电阻炉内，加热至炉腔内温度为890~900℃，待不锈钢管内的非晶合金完全熔化后，充入200~400Pa氩气，并保温2~3min，快速取出不锈钢管，淬入水中，获得多相弥散状Ti基非晶复合材料。

4.按照权利要求3所述制备方法，其特征在于：步骤(1)、(2)中合金熔炼参数为：熔炼电流300~600A，真空度低于3.5×10^-3Pa。

5.按照权利要求3所述制备方法，其特征在于：步骤(3)中单铜辊甩带的腔体真空度低于3×10^-3Pa，铜辊转速为1500~2000m/min，扁嘴石英管扁口尺寸为宽≤20mm，厚为0.5~0.6mm，扁嘴石英管管口与铜辊间的距离为0.5~0.6mm。

6.按照权利要求3所述制备方法，其特征在于：步骤(4)中非晶条带和纯钛箔的宽度一样，都为t mm，t≤15mm，预制体的尺寸为t×h×l mm³，其中，h和l分别为预制体的厚度和长度，h≤15mm，l≤120mm。