CN100429329C - Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金 - Google Patents

Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金 Download PDF

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Abstract

本发明公开了Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金。该系大块非晶合金包含体积分数50-100%的非晶相，该系合金的结构式为Ni62-xNb33Zr5Cox，其中x为Co元素的原子百分数0.5≤x≤10。给出了一个能够形成强度高达3GPa，硬度高，热稳定性、耐蚀性优异的四元大块非晶合金的合金体系，并确定了形成包含体积分数50～100%的非晶相的合金的成分范围。该体系非晶态合金的优异性能使其成为一种具有应用前景的结构材料。

Description

Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金
技术领域
本发明涉及非晶态合金领域，特别是涉及Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金。
背景技术
非晶态合金是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由于其特殊的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀，因此具有广泛的应用前景。
现已制备出Fe基、Ni基、Zr基、Cu基、Mg基、Co基、Ti基、稀土基等大块非晶合金。在这些体系中，Ni基大块非晶合金同时具有高机械强度和高耐蚀性，是一种理想的结构材料。因此，Ni基大块非晶的研制和开发具有重要意义。表1列出了一些已经报道的Ni基大块非晶合金。在已经报道的体系中，
表1已经报道的一些大块非晶合金
Figure C20071006709200031
大部分成分复杂，临界尺寸小，开发成分简单同时具有大的临界尺寸的Ni基大块非晶合金具有重要的工业应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供具有高玻璃形成能力的一种Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金，制备出性能优异的Ni基四元大块非晶合金。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
该系大块非晶合金包含体积分数50～100％的非晶相，该系合金的结构式为Ni62-xNb33Zr5Cox，其中x为Co元素的原子百分数0.5≤x≤10。
所述的非晶合金的组成元素包含元素制备过程中引入的不可避免的杂质。
本发明具有的有益效果是：给出了一个能够形成强度高达3GPa，硬度高，热稳定性、耐蚀性优异的四元大块非晶合金的合金体系，并确定了形成包含体积分数50～100％的非晶相的合金的成分范围。该体系非晶态合金的优异性能使其成为一种具有应用前景的结构材料。
附图说明
图1是按照实施例2-5制备的Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金的XRD图；
图2是按照实施例2-5制备的Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金的DSC图。
图3是按照实施例2，3制备的Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金的应力应变图。
图3中：(a)Co0，(b)Co3，(c)Co5
具体实施方式
步骤1：熔炼Ni62-xNb33Zr5Cox，其中x为Co元素的原子百分数0.5≤x≤10。
步骤2：采用吹铸法或吸铸法将步骤1得到的合金锭子制备成大块非晶合金样品。
步骤3：用x射线衍射法表征所得样品的结构，用差示扫描量热法获得热力学参数。
步骤4：用力学性能试验机表征制备的样品的力学性能。
实施例1：
该实施例采用吹铸法制备直径3mm的Ni61.5Nb33Zr5Co0.5大块非晶合金(尺寸达到毫米量级的非晶合金)。
步骤1：将纯度为99.98％的Ni，纯度为99.9％的Nb，纯度为99.8％的Zr和纯度为99.9％的Co按Ni61.5Nb33Zr5Co0.5配比在钛吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3：将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径3mm的铜模中，制得大块非晶合金。
实施例2：
该实施例采用吹铸法制备直径2.5mm的Ni59Nb33Zr5Co3大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.98％的Ni，纯度为99.9％的Nb，纯度为99.8％的Zr和纯度为99.9％的Co按Ni59Nb33Zr5Co3配比在钛吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3：将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径2.5mm的水冷铜模中，制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，如图1所示。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2，热力学参数列于表2。
步骤6：用压缩实验测应力-应变曲线，如图3所示。
实施例3：
该实施例采用吹铸法制备直径3.5mm的Ni57Nb33Zr5Co5大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.98％的Ni，纯度为99.9％的Nb，纯度为99.8％的Zr和纯度为99.9％的Co按Ni59Nb33Zr5Co3配比在钛吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3：将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径3.5mm的水冷铜模中，制得大块菲晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，如图1所示。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2，热力学参数列于表2。
步骤6：用压缩实验测应力-应变曲线，如图3所示。
实施例4：
该实施例采用吹铸法制备直径2.5mm的Ni55Nb33Zr5Co7大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.98％的Ni，纯度为99.9％的Nb，纯度为99.8％的Zr和纯度为99.9％的Co按Ni55Nb33Zr5Co7配比在钛吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3：将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径2.5mm的水冷铜模中，制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，如图1所示。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2，热力学参数列于表2。
实施例5：
该实施例采用吹铸法制备直径2.5mm的Ni52Nb33Zr5Co10大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.98％的Ni，纯度为99.9％的Nb，纯度为99.8％的Zr和纯度为99.9％的Co按Ni52Nb33Zr5Co10配比在钛吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3：将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径2.5mm的铜模中，制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，如图1所示。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2，热力学参数列于表2。
表2实施例2-5所制备的合金的热力学参数
Figure C20071006709200061

Claims (2)

1.Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金，其特征在于：该系大块非晶合金包含体积分数50～100％的非晶相，该系合金的结构式为Ni62-xNb33Zr5Cox，其中x为Co元素的原子百分数0.5≤x≤10。
2.根据权利要求1所述的Ni-Nb-Zr-Co系大块非晶合金，其特征在于：所述的非晶合金的组成元素包含元素制备过程中引入的不可避免的杂质。
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Development of melt-spun Ni-Nb-Zr-Co amorphous alloy forhigh-performance hydrogen separating membrane. Shimpo, Y, Yamaura, SI, Nishida, M, et al.Journal of Membrane Science,Vol.286 No.1-2. 2006
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Effect of hydrogenation on the structural, thermal andmechanical properties of Zr50-Ni27-Nb18-Co5 amorphousalloy. Jayalakshmi, S, Kim, KB, Fleury, E.Journal of Alloys and Compounds,Vol.417 No.1-2. 2006
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