[发明专利]一种低密度高强钛基非晶材料及其制备方法

权利要求书

1.一种低密度高强钛基非晶材料，其特征在于，该材料的化学式为Ti_aZr_bCu_cM_dS_e，其中M为贵金属元素Nb、Ta、Sn中元素的任意组合，40≤a≤60，20≤b≤35，2≤c≤10，1≤d≤10，1≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。

2.一种根据权利要求1所述的低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1、配料：按照Ti_aZr_bCu_cM_dS_e的原子百分比转化的质量百分比，称取所需的原料Ti、Zr、M、硫化亚铜，且c＝2e；

S2、母合金熔炼：采用真空电弧炉水冷铜坩埚冶炼法，将上步的原料冶炼成成分均匀的母合金铸锭；

S3、材料成型：采用铜模真空吸铸法，将上步母合金铸锭制成钛基非晶合金棒材。

3.根据权利要求2所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中的原料Ti、Zr、M、硫化亚铜均为99.99％的纯度。

4.根据权利要求2或3所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中的原料Ti、Zr、M、硫化亚铜先用粗砂纸打磨除去表面氧化膜，然后用丙酮和工业酒精进行超声波清洗，最后用吹风机烘干备用。

5.根据权利要求2所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2包括如下具体操作：

S2-1、将金属原料Zr和M放入水冷铜坩埚熔炼炉内，并充入纯度为99.8％的氩气；

S2-2、将金属原料Zr和M进行熔炼，得到成分均匀Zr-M中间合金；

S2-3、将上述Zr-M中间合金、硫化亚铜中间合金和Ti金属原料进行共同熔炼，得到化学成分均匀的母合金锭。

6.根据权利要求5所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2-1中，充入氩气前，调节水冷铜坩埚熔炼炉真空室的真空度为1×10^-3Pa-6×10^-3Pa；充入氩气后，调节水冷铜坩埚熔炼炉真空室的真空度为0.1×10⁵Pa-0.6×10⁵Pa。

7.根据权利要求5所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2-2和步骤S2-3中的熔炼条件为：电弧电流为300A-400A，熔炼时间为60-300s，熔炼3-6次。

8.根据权利要求2所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3包括如下具体操作：

S3-1、将母合金铸锭破碎成1-10mm的小块后放入真空电弧熔炼吸铸炉内，并充入纯度为99.8％的氩气；

S3-2、调节炉内温度，使得母合金铸锭完全熔化成熔 体；

S3-3、将熔体喷射入铜模中，快速吸铸冷却成型，制备出Ti_aZr_bCu_cM_dS_e块体非晶合金棒材。

9.根据权利要求8所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3-1中，充入氩气前，调节真空电弧熔炼吸铸炉真空室的真空度为1×10^-3Pa-6×10^-3Pa；充入氩气后，调节真空电弧熔炼吸铸炉真空室的真空度为0.1×10⁵Pa-0.6×10⁵Pa。

10.根据权利要求8所述的一种低密度高强钛基非晶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3-2中的熔化条件为：炉内温度为800-1000℃，保温时间为30-180S。