一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃及其制備方法。結(jié)構(gòu)式為[Zr46Cu30.14Ag8.36Al8Be7.5](100-x)(Zr100-yMy)x。將各個(gè)金屬原料置于電弧熔煉爐內(nèi)；將Zr錠子置于電弧熔煉爐內(nèi)，抽真空后充Ar氣；熔煉電弧熔煉爐中Zr錠子耗氧；再對各個(gè)金屬原料進(jìn)行熔煉，得到合金熔體后：或者打開底部真空閥門吸入銅模中完全冷卻后制得。本發(fā)明大塊金屬玻璃具有良好的塑性，具有較高的玻璃形成能力，完全非晶態(tài)合金棒的最大尺寸約為6mm；具有高的強(qiáng)度和硬度；具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和耐磨耐蝕性，因此具有廣闊應(yīng)用前景。
【專利說明】一種大塑性ZrCuAgAIBe系大塊金屬玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬玻璃及其制備方法，特別涉及一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬玻璃是指在原子尺度上結(jié)構(gòu)無序的一種新型合金材料。其中原子則是以金屬鍵相結(jié)合的，而傳統(tǒng)的非晶氧化物玻璃中的原子結(jié)合方式是共價(jià)鍵，因此，金屬玻璃既具有金屬材料的一些特殊性能。又由于不具有晶界、位錯(cuò)以及原子排布的長程有序性，而具有不同于晶態(tài)金屬材料的優(yōu)異性能，比如高的強(qiáng)度和硬度、較大的彈性極限、良好的耐磨耐腐蝕性能、優(yōu)異的磁性能等物理和化學(xué)性能。由于其獨(dú)特的性能，也使其在輕工業(yè)、重工業(yè)、軍工和航空航天工業(yè)等很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]與此同時(shí)，由于金屬玻璃自身所具有的一些弱點(diǎn)，大大限制了其在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。非晶態(tài)合金應(yīng)用中面臨的主要困難是:
[0004]I)金屬玻璃塑性的提高。非晶態(tài)合金沒有晶態(tài)金屬的滑移機(jī)制，其塑性變形主要局域在很小的剪切帶上，而且當(dāng)所加的應(yīng)力達(dá)到斷裂強(qiáng)度時(shí)其斷裂通常沿單根剪切帶發(fā)生，導(dǎo)致災(zāi)難事故的發(fā)生，所以一般只有很小的塑性變形，這也制約了其在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的應(yīng)用。改善金屬玻璃的塑性成為目前金屬玻璃領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
[0005]2)金屬玻璃玻璃形成能力的提高。玻璃形成能力是指合金能形成完全非晶相的臨界尺寸。金屬和合金液在冷卻過程中傾向于轉(zhuǎn)變成原子規(guī)則排列的晶態(tài)材料，要想獲得原子長程無序排列的非晶態(tài)合金，冷卻速度要足夠快，使原子還來不及排列成晶態(tài)結(jié)構(gòu)就被凍結(jié)住。在其他條件相同的情`況下，隨著樣品尺寸大的增大，冷卻速度減慢，導(dǎo)致大尺寸的非晶態(tài)合金難以獲得。
[0006]3)金屬玻璃熱穩(wěn)定性的提高。金屬玻璃處于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài),有向熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)一晶態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢，這一轉(zhuǎn)變溫度稱為晶化溫度。因此為了能夠在較大的溫度范圍內(nèi)使用非晶態(tài)材料，就需要提高金屬玻璃的熱穩(wěn)定性，開發(fā)熱穩(wěn)定性高的合金系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃及其制備方法，具有良好塑性且兼具較高玻璃形成能力和高熱穩(wěn)定性。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一、一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃
[0010]結(jié)構(gòu)式為[Zr46Cu3ai4Ag8.36Al8Be7 5] doo-x)
(Zr1QQ_yMy)x，其中 M=Cu 或 Al，y=0、25 或者
33,0 ≤X ≤ 50。
[0011]所述的大塊金屬玻璃為柱狀或片狀，柱狀的大塊金屬玻璃的直徑至少3毫米，片狀的大塊金屬玻璃的厚度至少1.5毫米。
[0012]二、一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃的制備方法，包括以下步驟:[0013]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 46 ~57.6:18.08 ~31.43:4.6 ~8.36:
4.4~8:4.13~7.5的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度為99%~99.999% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:2~1:5 ;
[0014]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3 X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0015]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1-2分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0016]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5~2分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0017]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4~6次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0018]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得大塊金屬玻璃。
[0019]所述的步驟2)的電弧熔煉爐抽真空通過依次使用機(jī)械泵和分子泵將電弧熔煉爐抽真空。
[0020]所述的步驟I)中的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料包括Cu55.3Be44.7合金和Zr、Cu、Ag、Al單質(zhì)，Cu55.3Be44.7合金和Zr、Cu、Ag、Al單質(zhì)的質(zhì)量純度均為99%~99.999%。
[0021]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0022]本發(fā)明在ZrCuAgAlBe體系中增加原子尺寸大的Zr元素，降低原子堆積密度，從而降低剪切阻力，形成更多的剪切帶，提高其塑性變形能力。本發(fā)明給出了一系列具有良好塑性且兼具較高玻璃形成能力、高強(qiáng)度、高硬度、高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異耐磨耐蝕性的大塊金屬玻
3? ο
[0023]附圖表說明
[0024]圖1是按照實(shí)施例1~11制備的ZrCuAlAgBe系大塊金屬玻璃的XRD圖。
[0025]圖2是按照實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例4、實(shí)施例6、實(shí)施例7、實(shí)施例9、實(shí)施例10制備的ZrCuAlAgBe系大塊金屬玻璃的DSC圖。
[0026]圖3是按照實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例4、實(shí)施例6、實(shí)施例7、實(shí)施例9、實(shí)施例10制備的ZrCuAlAgBe系大塊金屬玻璃的彎曲強(qiáng)度-位移曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)式為[Zr46Cu3ai4Ag8.36Al8Be7 5] doo-x)



(Zr 100_yMy) x，其中 M=Cu 或 Al，y=0、25或者33，0≤X≤50，X為在原合金基礎(chǔ)上所添加的Zr和Cu元素的原子百分?jǐn)?shù)。
[0029]大塊金屬玻璃為柱狀或片狀，柱狀的大塊金屬玻璃的直徑至少3毫米，片狀的大塊金屬玻璃的厚度至少1.5毫米。
[0030]本發(fā)明的制備方法包括以下步驟:
[0031]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 46 ~58.5:18.08 ~31.43:4.6 ~8.36:
4.4~14.8:4.13~7.5的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度為99%~99.999% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:2~1:5 ;
[0032]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3 X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0033]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1_2分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0034]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5~2分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0035]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4~6次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體； [0036]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得大塊金屬玻璃。
[0037]步驟2)的電弧熔煉爐抽真空通過依次使用機(jī)械泵和分子泵將電弧熔煉爐抽真空。
[0038]步驟I)中的 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料包括 Cu55.3Be44.7 合金和 Zr、Cu、Ag、Al 單質(zhì)，Cu55.3Be44.7合金和Zr、Cu、Ag、Al單質(zhì)的質(zhì)量純度均為99%~99.999%。
[0039]通過本發(fā)明方法得到大塊金屬玻璃片狀和棒狀樣品之后，可通過切割和打磨得到非晶片以及非晶圓柱樣品?？稍儆肵射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù)，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。
[0040]本發(fā)明的實(shí)施例如下:
[0041]實(shí)施例1:
[0042]I)將Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料按照46:30.14:8.36:8:7.5的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為I:2 ；
[0043]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0044]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子I分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0045]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0046]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0047]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入片狀銅模和柱狀銅模中，片狀銅模的厚度為1.5mm,寬度為IOmm,完全冷卻后即制得厚度為1.5mm,寬度為IOmm的Zr46Cu3a 14Ag8.36Al8Be7.5大塊金屬玻璃；柱狀銅模的內(nèi)徑為3mm,完全冷卻后即制得直徑為3mm的Zr46Cu3a 14Ag8.36Al8Be7.5大塊金屬玻璃。[0048]用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，將金屬玻璃棒切割成Imm厚、直徑為3mm的薄片用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)；將金屬玻璃切割成6mm長、直徑為3mm的柱狀樣品，用阿基米德法測試其密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試其硬度，用超聲波譜儀測試其彈性模量等力學(xué)參數(shù)；將金屬玻璃片切割成20mmX4mmX0.8mm的片狀樣品，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試其力學(xué)性能。
[0049]實(shí)施例2:
[0050]I)將 Zr,Cu,Ag,Al,Be 金屬原料按照 54.1:25.62:7.11:6.8:6.37 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:4 ；
[0051]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0052]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1.5分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0053]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉I分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0054]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行5次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0055]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 85 (Zr) 15大塊金屬玻璃。
`[0056]用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù)，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。
[0057]實(shí)施例3:
[0058]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 56.8:24.11:6.69:6.4:6 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:5 ；
[0059]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0060]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子2分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0061]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉2分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0062]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行6次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0063]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 80 (Zr) 20大塊金屬玻璃。并用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)。
[0064]實(shí)施例4:
[0065]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 56.15:22.6:5.43:13.95:4.87 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%、99.95%,99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為I:2 ；
[0066]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0067]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子I分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0068]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0069]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0070]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 65 (Zr75AI25) 35大塊金屬玻璃。
[0071]用X射線衍 射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù)，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。
[0072]實(shí)施例5:
[0073]I)將 Zr,Cu,Ag,Al,Be 金屬原料按照 57.6:18.08:5.02:14.8:4.5 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:4 ；
[0074]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0075]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1.5分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0076]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉I分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0077]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行5次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0078]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 60 (Zr75AI25) 40大塊金屬玻璃。并用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)。
[0079]實(shí)施例6:[0080]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 50.2:30.71:6.69:6.4:6 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:5 ；
[0081]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0082]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子2分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0083]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉2分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0084]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行6次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0085]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 80 (Zr67AI33) 20大塊金屬玻璃。
[0086]用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù) ，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。
[0087]實(shí)施例7:
[0088]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 53.35:31.14:5.43:5.2:4.88 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:2 ；
[0089]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0090]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子I分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0091]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0092]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0093]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 65 (Zr67AI33) 33大塊金屬玻璃。
[0094]用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù)，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。[0095]實(shí)施例8:
[0096]I)將 Zr,Cu,Ag,Al,Be 金屬原料按照 55.44:31.43:4.6:4.4:4.13 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:4 ；
[0097]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0098]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1.5分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0099]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉I分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0100]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行5次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0101]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 55 (Zr67AI33) 45大塊金屬玻璃。并用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)。
[0102]實(shí)施例9:
[0103]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 51.8:30.12:6.69:6.4:6 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:5 ；
[0104]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0105]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子2分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0106]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉2分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0107]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行6次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0108]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 80 (Zr75AI25) 20大塊金屬玻璃。
[0109]用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù)，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。
[0110]實(shí)施例10:
[0111]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照:54.7:29.48:5.85:5.6:5.25 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:2 ；
[0112]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0113]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子I分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0114]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0115]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0116]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 70 (Zr75AI25) 30大塊金屬玻璃。
[0117]用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)，用差示掃描量熱法獲得熱力學(xué)參數(shù)，用阿基米德法測試樣品的密度以及與相同成分晶態(tài)后的密度差，用維式硬度計(jì)測試樣品的硬度，用超聲波譜儀測試樣品的彈性模量等力學(xué)參數(shù)，用三點(diǎn)彎曲的方法在萬能試驗(yàn)機(jī)上測試樣品的力學(xué)性能。
[0118]實(shí)施例11:
[0119]I)將 Zr、Cu、Ag、Al、Be 金屬原料按照 57.6:28.08:5.02:4.8:4.5 的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度分別為99.9%,99.95%、99.999%,99.8%,99% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量`之比為1:4 ；
[0120]2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等；
[0121]3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1.5分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0122]4)再對電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉I分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度；
[0123]5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行5次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體；
[0124]6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得(Zr46Cu3tl.14Ag8.36Al8Be7.5) 60 (Zr75AI25) 40大塊金屬玻璃。并用X射線衍射法表征所得樣品的結(jié)構(gòu)。
[0125]上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例4、實(shí)施例6、實(shí)施例7、實(shí)施例9、實(shí)施例10制備得到的ZrCuAlAgBe系大塊金屬玻璃的熱學(xué)和力學(xué)參數(shù)總結(jié)列如下表1所示。
[0126]表1
[0127]
【權(quán)利要求】
1.一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃，其特征在于:結(jié)構(gòu)式為[Zr46Cu30.14Ag8.S6Al8Be7.5] (100_x) (Zr100_yMy)x,其中 M=Cu 或 Al, y=0、25 或者 33,0 ≤ x ≤ 50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃，其特征在于:所述的大塊金屬玻璃為柱狀或片狀，柱狀的大塊金屬玻璃的直徑至少3毫米，片狀的大塊金屬玻璃的厚度至少1.5毫米。
3.用于制備權(quán)利要求1所述產(chǎn)物的一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
1)將Zr,Cu,Ag,Al,Be 金屬原料按照 46 ~57.6:18.08 ~31.43:4.6 ~8.36:4.4 ~8 -A.13~7.5的配比置于電弧熔煉爐的第一銅舟內(nèi)，Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料各自的質(zhì)量純度為99%~99.999% ;另外將Zr錠子置于電弧熔煉爐的第二銅舟內(nèi)，Zr錠子的質(zhì)量與Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的總質(zhì)量之比為1:2~1:5 ; 2)將電弧熔煉爐抽真空至爐內(nèi)氣壓為3X 10_3Pa，然后在電弧熔煉爐內(nèi)充滿體積百分比為98%的Ar氣至與外界大氣壓相等； 3)熔煉電弧熔煉爐第二銅舟內(nèi)的Zr錠子1-2分鐘進(jìn)行耗氧，熔煉溫度至少2000攝氏度； 4)再對 電弧熔煉爐第一銅舟內(nèi)的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料進(jìn)行熔煉0.5^2分鐘，熔煉溫度至少2000攝氏度； 5)重復(fù)以上步驟3)~4)進(jìn)行4飛次至Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料的各成分混合均勻，得到合金熔體； 6)待步驟5)中的金屬原料各成分混合均勻后立刻打開電弧熔煉爐第一銅舟底部的真空閥門將合金熔體吸入銅模中，完全冷卻后即制得大塊金屬玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃的制備方法，其特征在于:所述的步驟2)的電弧熔煉爐抽真空通過依次使用機(jī)械泵和分子泵將電弧熔煉爐抽真空。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大塑性ZrCuAgAlBe系大塊金屬玻璃的制備方法，其特征在于:所述步驟I)中的Zr、Cu、Ag、Al、Be金屬原料包括Cu55.3Be44.7合金和Zr、Cu、Ag、Al單質(zhì)，Cu55.3Be44.7合金和Zr、Cu、Ag、Al單質(zhì)的質(zhì)量純度均為99%~99.999%。
【文檔編號】C22C1/02GK103773977SQ201410037461
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】蔣建中, 金建彪, 曹慶平, 張東武, 馬毅 申請人:浙江大學(xué)