一系列具有室溫壓縮塑性和高強度的Zr-Al-Ni-Cu塊體非晶合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一系列具有室溫壓縮塑性和高強度的Zr-AI-Ni-Cu塊體非晶合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋯基塊體非晶合金具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，特別是某些鋯基非晶合金表現(xiàn)出好 的室溫塑性和生物相容性，這些特點使得其在結(jié)構(gòu)和生物材料領(lǐng)域中具有極大的應(yīng)用前 景。但是，大部分塊體非晶合金的室溫脆性使得它們的應(yīng)用受到極大地限制，并且強度和塑 性又是一對矛盾的統(tǒng)一體，因此制備出既有好的室溫塑性又有高的強度的鋯基塊體非晶合 金具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一系列具有室溫壓縮塑性和高強度的Zr-AI-Ni-Cu塊體 非晶合金。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：一系列具有室溫壓縮塑性和 高強度的Zr-AI-Ni-Cu塊體非晶合金的制備工藝，其特征在于：包括如下步驟： 中將純度為99. 99wt%的塊狀Zr、Cu、A1和Ni按Zr-AI-Ni-Cu合金成分配比配料；(上將配 好的料放入電弧爐的坩堝中，抽真空到IX10_4Pa后再充入純度>99. 99wt%的氬氣使真空 腔的壓力達到〇. 4大氣壓，然后熔煉Ti進行吸氣；、3.'?熔煉合金6次，待真空室冷卻后將母 合金取出，將坩堝清洗干凈并將母合金破碎；洗將破碎好的部分母合金放入電弧爐的坩堝 中，并安裝好內(nèi)孔直徑為2mm的水冷銅模；#抽真空到1Xl(T4Pa后再充入純度>99. 99wt% 的氬氣使真空腔的壓力達到0. 6大氣壓，然后熔煉Ti進行吸氣，并對母合金進行熔煉并吸 鑄，即可獲得直徑為2_的非晶合金。
[0005]所述的合金成分分別為Zr515Al13 6Ni14 9Cu2。、Zr52Al12 9Ni13 8Cu213、Zr52 5Al12 2Ni12. 6Cu22.7、Zr53Aln.6Ni1L7Cu23.7、Zr53.5A110.9Ni10.6Cu25、Zr54Al10.2Ni9.4Cu26.4、Zr54.5A19.6Ni8.4Cu27.5和 Zr55Al8 9Ni7 3Cu28 8,屈服強度為 1737. 5-2041. 9MPa，抗壓強度為 1892. 6-2184. 6MPa，塑性應(yīng) 變?yōu)?0? 4-19. 1%。
[0006] 本發(fā)明制成的產(chǎn)品分別用X射線衍射儀（XRD)檢測材料的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、用萬能試 驗機測試力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明制成的產(chǎn)品都是非晶態(tài)并具有室溫壓縮塑性和高的強度。
[0007]
【具體實施方式】
[0008] 下面根據(jù)具體實施例對本發(fā)明作進一步說明： 實施例1 根據(jù)Zr51.5Al13.6Ni14.9Cu2Q合金成分，用分析天平稱取鋯3. 2578±0.OOOlg、鋁 0. 2545±0.OOOlg、銅 0. 8813±0.OOOlg和鎳 0. 6064±0.OOOlg，放入真空電弧爐的銅坩堝 中，抽真空至1Xl(T4Pa，充入氬氣使真空腔的壓力達0. 4個大氣壓，熔煉Ti進行吸氣后， 然后熔煉合金6次，待真空室冷卻后將母合金取出，將坩堝清洗干凈并將母合金破碎，將破 碎好的部分母合金放入電弧爐的坩堝中，并安裝好模腔直徑為2mm的水冷銅模，抽真空到 1Xl(T4Pa后再充入純度>99. 99wt%的氬氣使真空腔的壓力達到0. 6大氣壓，然后熔煉Ti進 行吸氣，并對母合金進行熔煉進行吸鑄而獲得直徑為2mm的試樣。然后用水冷慢速金剛石 切割機從試樣中間取下長度為4. 5mm的試樣，將其橫截面磨平并拋光成直徑為2mm和長度 為4_的試樣。通過XRD技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品為完全的非晶態(tài)，通過萬能試驗機進行力學(xué) 性能測試，其屈服強度為1838.OMPa、抗壓強度為2184. 6MPa、塑性應(yīng)變?yōu)?. 6%。
[0009]實施例2 根據(jù)Zr52Al12.9Ni13.8Cu21.#金成分，用分析天平稱取鋯3. 2692±0. 0001g、鋁 0. 2399±0. 0001g、銅 0. 9328±0.OOOlg和鎳 0. 5582±0. 0001g，放入真空電弧爐的銅坩堝 中，抽真空至1Xl(T4Pa，充入氬氣使真空腔的壓力達0. 4個大氣壓，熔煉Ti進行吸氣后， 然后熔煉合金6次，待真空室冷卻后將母合金取出，將坩堝清洗干凈并將母合金破碎，將破 碎好的部分母合金放入電弧爐的坩堝中，并安裝好模腔直徑為2mm的水冷銅模，抽真空到 1Xl(T4Pa后再充入純度>99. 99wt%的氬氣使真空腔的壓力達到0. 6大氣壓，然后熔煉Ti進 行吸氣，并對母合金進行熔煉進行吸鑄而獲得直徑為2mm的試樣。然后用水冷慢速金剛石 切割機從試樣中間取下長度為4. 5mm的試樣，將其橫截面磨平并拋光成直徑為為2mm和長 度為4_的試樣。通過XRD技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品為完全的非晶態(tài)，通過萬能試驗機進行力 學(xué)性能測試，其屈服強度為2041. 9MPa、抗壓強度為2114. 5MPa、塑性應(yīng)變?yōu)?. 4%。
[0010]實施例3 根據(jù)21^18.9附7.3&1 28.8合金成分，用分析天平稱取鋯3. 3378±0. 0001g、鋁 0. 1597±0. 0001g、銅 1. 2175±0.OOOlg和鎳 0. 2850±0. 0001g，放入真空電弧爐的銅坩堝 中，抽真空至1Xl(T4Pa，充入氬氣使真空腔的壓力達0. 4個大氣壓，熔煉Ti進行吸氣后， 然后熔煉合金6次，待真空室冷卻后將母合金取出，將坩堝清洗干凈并將母合金破碎，將破 碎好的部分母合金放入電弧爐的坩堝中，并安裝好模腔直徑為2mm的水冷銅模，抽真空到 1Xl(T4Pa后再充入純度>99. 99wt%的氬氣使真空腔的壓力達到0. 6大氣壓，然后熔煉Ti進 行吸氣，并對母合金進行熔煉進行吸鑄而獲得直徑為2mm的試樣。然后用水冷慢速金剛石 切割機從試樣中間取下長度為4. 5mm的試樣，將其橫截面磨平并拋光成直徑為為2mm和長 度為4_的試樣。通過XRD技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品為完全的非晶態(tài)，通過萬能試驗機進行力 學(xué)性能測試，其屈服強度為1737. 5MPa、抗壓強度為1892. 6MPa、塑性應(yīng)變?yōu)?9. 1%。
【主權(quán)項】
1. 一系列具有室溫壓縮塑性和高強度的Zr-Al-Ni-Cu塊體非晶合金的制備工藝，其特 征在于：包括如下步驟： ① 將純度為99. 99wt%的塊狀Zr、Cu、Al和Ni按Zr-Al-Ni-Cu合金成分配比配料； ② 將配好的料放入電弧爐的坩堝中，抽真空到IX KT4Pa后再充入純度>99. 99wt%的氬 氣使真空腔的壓力達到〇. 4大氣壓，然后熔煉Ti進行吸氣； ③ 熔煉合金6次，待真空室冷卻后將母合金取出，將坩堝清洗干凈并將母合金破碎； ④ 將破碎好的部分母合金放入電弧爐的坩堝中，并安裝好內(nèi)孔直徑為2mm的水冷銅 模； ⑤ 抽真空到I X KT4Pa后再充入純度>99. 99wt%的氬氣使真空腔的壓力達到0. 6大氣 壓，然后熔煉Ti進行吸氣，并對母合金進行熔煉并吸鑄，即可獲得直徑為2mm的非晶合金。
2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的合金成分分別為 Zr 51.5Al13.6Ni14. 9Cu2Q、Zr52Al12.9Ni 13.8Cu21.3、 Zr52.5AI i2.2Ni ?2.6〇υ22.7、Zr53Al 1L 6Ni 1L 7Cu23.7、Zr53.5A110. 9Ni 10.6Cu25、Zr54Al 10.2Ni9.4Cu26. 4、 Zi~54. 5AI9.6Ni&4CU27.5和 Zr 55A18.9Ni7.3Cu 28.8〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金的屈服強度為1737. 5-2041. 9MPa，抗壓強度為 1892. 6-2184. 6MPa，塑性應(yīng)變?yōu)?0· 4-19. 1%。
【專利摘要】本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，公開了一系列具有室溫壓縮塑性和高強度的Zr-Al-Ni-Cu塊體非晶合金。Zr-Al-Ni-Cu塊體非晶合金是將Zr（99.99wt%）、Al（99.99wt%）、Ni（99.99wt%）和Cu（99.99wt%）通過真空熔煉法進行熔煉，然后通過真空吸鑄法制備成直徑為2mm的非晶合金試樣。該系列Zr-Al-Ni-Cu塊體非晶合金的成分分別為Zr51.5Al13.6Ni14.9Cu20、Zr52Al12.9Ni13.8Cu21.3、Zr52.5Al12.2Ni12.6Cu22.7、Zr53Al11.6Ni11.7Cu23.7、Zr53.5Al10.9Ni10.6Cu25、Zr54Al10.2Ni9.4Cu26.4、Zr54.5Al9.6Ni8.4Cu27.5和Zr55Al8.9Ni7.3Cu28.8，屈服強度為1737.5-2041.9MPa，抗壓強度為1892.6-2184.6MPa，塑性應(yīng)變?yōu)?.4-19.1%。
【IPC分類】C22C45-10, C22C1-02
【公開號】CN104762497
【申請?zhí)枴緾N201510222401
【發(fā)明人】蔡安輝, 安偉科, 周果君, 羅云, 安琪, 丁超義
【申請人】湖南理工學(xué)院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年5月5日