[发明专利](Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料及其制备方法

摘要

一种(Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料及其制备方法。所述Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料原子百分比为(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17。在制备Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶复合材料过程中控制N元素的添加范围，不改变原有Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶复合材料的枝晶体积分数，利用N在枝晶中的固溶强化作用，使(Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料具有更高的屈服强度和较强的断裂塑性。本发明中的N元素的质量百分比为1000ppm～8000ppm，原子百分比最高达到3.17％，通过适当调控N元素的添加量，合理调整(Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料的力学性能，从而获得适合的强度和塑性。

主权项

一种(Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料的制备方法，其特征在于，所述的(Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N元素组成，所述(Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be)‑N系非晶复合材料的原子百分比为(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通过由纯度≥99.99％的块状Ti、Zr、Nb、Cu和纯度≥99％的块状Be熔炼合成；N元素通过在熔炼过程中添加TiN粉末的方式引入；具体过程如下：第一步，原料的表面处理；第二步，配料；配料时，设一个锭子的质量为30g；按照锭子的质量计算出各元素的质量；第三步，N元素引入；N元素的添加量为1000～8000ppm；N元素通过的TiN粉末的方式引入合金中，将计算得到的质量为0.133～1.064g的TiN粉末采用Ti箔包裹后与经过表面处理的块状Ti原料一起放入真空电弧熔炼炉中进行熔炼，熔炼电流为150A，熔炼时间为1min，熔炼完成后获得含N钛锭；为防止Ti元素质量超出计算值，从第二步中所配Ti原料的质量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的质量；第四步，制备(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金锭；将获得的含N钛锭与经过表面处理的块状的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空电弧熔炼炉中，熔炼制备(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金锭；制备(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金锭时，对含N钛锭及各种元素的块状原料进行三次熔炼，每次熔炼时将合金锭翻转180°，以保证合金锭成分均匀；三次熔炼过程中通高纯氩气保护；第五步，喷铸；将得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金锭破碎后，取6～7.5g的合金试样置于下端开口的石英坩埚内；喷铸炉的感应线圈通电对石英坩埚内的合金试样加热至完全熔化；向石英坩埚内注入高纯氩气，喷铸时喷铸气罐中高纯氩气的气压为2×104Pa，石英坩埚内的合金试样溶液在高纯氩气气流的压力下喷铸至水冷的无氧铜模具中，形成棒状(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17非晶复合材料，所述喷铸炉熔炼的功率为12kW。