[发明专利]液相分离双相块体金属玻璃材料及其制备方法

摘要

本发明属于块体金属玻璃材料设计与制备技术，具体为一种液相分离双相块体金属玻璃材料及其制备方法。液相分离双相块体金属玻璃材料包括合金元素Zr和RE形成的液相分离合金Zr‑RE，以及添加的其他合金元素i，在快速冷却条件下分别形成富Zr和富RE的两金属玻璃相。合金熔体在发生玻璃转变之前，先发生液‑液相分离，生成富Zr和富RE两液相，并且添加的其他合金元素i选择性分配在两液相中，分别演变至各自合金系的共晶成分附近区域，使之具有较强的非晶形成能力。在随后快速冷却过程中，两液相均发生玻璃转变，通过铜模铸造制备双相块体金属玻璃棒材，制备的Zr基双相块体金属玻璃的直径在1～3mm，制备的RE基双相块体金属玻璃的直径在1～2mm。

主权项

一种液相分离双相块体金属玻璃材料，其特征在于：包括合金元素Zr和RE形成液相分离合金Zr‑RE，以及添加的其他合金元素i，合金熔体冷却过程中首先发生液‑液相分离，添加的其他合金元素i选择性与合金元素Zr和RE混溶，随着温度的下降，两液相演变至各自合金系的共晶成分附近区域，形成非晶形成能力较强的富Zr和富RE两液相，在铜模铸造条件下，两液相分别发生玻璃转变，形成双相块体金属玻璃材料；采用铜模铸造技术，制备的Zr基双相块体金属玻璃的临界直径在1～3 mm，制备的RE基双相块体金属玻璃的临界直径在1～2mm；所述的双相块体金属玻璃材料具体组成为如下四种之一：（1）液相分离合金为Zr‑Ce时，添加的合金元素为Co、Cu、Al，液相分离形成富Zr和富Ce两液相，在铜模铸造条件下双相块体金属玻璃材料，其中：富Zr金属玻璃相成分的表达式为ZraCobAlcCedCue，按原子比例计，a=45～65%，b=20～30%，c=12～18%，d=1～3%，e=2～4%，a+b+c+d+e=100；富Ce金属玻璃相成分的表达式用CeaCubAlcZrdCoe，按原子比例计，a=46～64%，b=20～36%，c=12～18%，d=1～3%，e=2～4%，a+b+c+d+e=100；两玻璃相化学成分分别在ZrCoAl和CeCuAl两三元系合金的共晶点附近；（2）液相分离合金为Zr‑CeLa时，添加的合金元素为Co、Cu、Al，液相分离形成富Zr和富CeLa两液相，在铜模铸造条件下双相块体金属玻璃材料，其中：富Zr金属玻璃相成分的表达式用ZraCobAlcCedLaeCuf，按原子比例计，a=45～65%，b=20～30%，c=12～18%，d+e=1～3%，f=2～4%，a+b+c+d+e+f=100；富CeLa金属玻璃相成分的表达式用CeaLabCucAldZreCof，按原子比例计，a+b=46～64%，c=20～36%，d=12～18%，e=1～3%，f=2～4%，a+b+c+d+e+f=100；两玻璃相化学成分分别在ZrCoAl和CeLaCuAl两合金系的共晶点附近；（3）液相分离合金为Zr‑CeLaNd时，添加的合金元素为Co、Cu、Al，液相分离形成富Zr和富CeLaNd两液相，在铜模铸造条件下双相块体金属玻璃材料，其中：富Zr金属玻璃相成分的表达式用ZraCobAlcCedLaeNdfCug，按原子比例计，a=45～65%，b=20～30%，c=12～18%，d+e+f=1～3%，g=2～4%，a+b+c+d+e+f+g=100；富CeLaNd金属玻璃相成分的表达式用CeaLabNdcCudAleZrfCog，按原子比例计，a+b+c=46～64%，d=20～36%，e=12～18%，f=1～3%，g=2～4%，a+b+c+d+e+f+g=100；两玻璃相化学成分分别在ZrCoAl和CeLaNdCuAl两合金系的共晶点附近；（4）液相分离合金为Zr‑CeLa时，添加的合金元素为Co、Ni、Cu、Al，液相分离形成富Zr和富CeLa两液相，在铜模铸造条件下双相块体金属玻璃材料，其中：富Zr金属玻璃相成分的表达式用ZraNibCocAldCeeLafCug，按原子比例计，a=45～65%，b+c=20～30%，d=12～18%，e+f=1～3%，g=2～4%，a+b+c+d+e+f+g=100；富CeLa金属玻璃相成分的表达式用CeaLabCucAldZreNifCog，按原子比例计，a+b=46～64%，c=20～36%，d=12～18%，e=1～3%，f+g=2～4%，a+b+c+d+e+f+g=100；两玻璃相化学成分分别在ZrNiCoAl和CeLaCuAl两合金系的共晶点附近。