CN102358933A - 具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金及其制备方法，该Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：(Ti66-xZrxBe34-yFey)100-zCuz，其中x、y和z为原子百分数(×100)，取值范围为：20≤x≤26，0＜y≤12，0≤z≤12。该Ti基块体非晶合金的制备方法如下：将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料；将原料混合后在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭；将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到无氧铜制模具中，制备出Ti基块体非晶合金。本发明在能在低成本条件下制成兼具良好非晶形成能力和较低密度的Ti基块体非晶合金。

Description

具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金及其制备方法
技术领域
本发明属于非晶态合金的技术领域，具体说，涉及一种具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金及其制备方法。
背景技术
与传统晶体材料相比，非晶合金具有包括高强度、高比强度和大的弹性极限等许多优异的力学性能，正在成为具有重要发展前景的新材料，并成为一个全新的研究领域。Ti(钛)合金因其具有资源丰富、高的比强度、优异的耐蚀性、耐磨性及高温抗氧化性等优点，广泛应用于航空航天、海洋工程及汽车、建筑等民用工程领域。与晶态的钛合金相比较，Ti基块体非晶合金展现了更优异的性能，如更高的比强度、大的弹性极限、优异的耐蚀性和耐磨性等。和其他种类非晶合金(如Zr(锆)基、Fe(铁)基、Cu(铜)基、Ni(镍)基、Co(钴)基、Pd(钯)基)相比，Ti基块体非晶合金具有比重低、成本较低等优势；与低比重非晶合金(如Mg(镁)基、Al(铝)基)相比较，具有更好的热稳定性和力学性能。因此，Ti基块体非晶合金将有可能成为一种应用前景广阔的新型高性能材料。
Ti基块体非晶合金是否能够得到广泛的应用，尺寸因素占据了重要的地位。目前尺寸较大的Ti-Zr-Cu-Pd-Sn(锡)块体非晶合金的临界尺寸仅为10mm，Ti-Zr-Be(铍)-Cr(铬)块体非晶合金的临界尺寸仅为8mm，多数Ti基块体非晶合金的临界尺寸均小于5mm。另外，为了提高Ti基块体非晶合金的非晶形成能力，往往需要较多地添加密度较大的Cu、Ni、Sn等元素或Pd等贵金属元素，一方面降低了合金的比强度，另一方面增加了合金的制备成本。因此，开发兼具良好非晶形成能力、并且有较低密度的低成本Ti基块体非晶合金具有重要的实际意义。
发明内容
本发明提供了具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金及其制备方法，解决了现有技术中需要显著增加制造成本才能获得良好非晶形成能力和较低密度的Ti基块体非晶合金的技术问题。
技术方案如下：
具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金，其特征在于：该Ti基块体非晶合金的组成为(Ti66-xZrxBe34-yFey)100-zCuz，其中x、y和z为原子百分数，取值范围为：20≤x≤26，0＜y≤12，0≤z≤12。
进一步：Ti基块体非晶合金的直径为5mm～20mm。
进一步：该Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：Ti41Zr25Be34-xFex，其中x为原子百分数，取值范围为：x＝0～12。
进一步：该Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：Ti40+xZr26-xBe28Fe6，其中x为原子百分数，取值范围为：x＝0～8。
进一步：该Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux，其中x为原子百分数，取值范围为：x＝0～12。
具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金的制备方法，其特征在于：
将所述Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料；
将所述原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭；
将所述母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有无氧铜制模具中，制备出Ti基块体非晶合金，所述Ti基块体非晶合金的组成为(Ti66-xZrxBe34-yFey)100-zCuz，其中x、y和z为原子百分数，取值范围为：20≤x≤26，0＜y≤10，0≤z≤12。
进一步：所述原料选用钛棒、锆棒、铍块、铁块或铜块，并将所述原料打磨后用丙酮或酒精进行超声清洗。
进一步：所述原料的称量工具选用精确度为0.0001g的天平。
进一步：所述母合金锭至少熔炼四次，并且熔炼过程中进行磁搅拌。
技术效果如下：
1、本发明在低成本的条件下，能制成兼具良好非晶形成能力和较低密度的Ti基块体非晶合金。
2、本发明通过向已有的Ti-Zr-Be体系中添加少量常见且经济的元素Fe和Cu，在没有大幅度提高合金密度的同时显著改善了合金的非晶形成能力，部分成分合金的非晶形成临界尺寸可以达到厘米级。
3、本发明的Ti基块体非晶合金均具有较高的强度和一定的压缩塑性，有望应用于航空航天等诸多领域。
附图说明
图1是本发明中优选实施例一至优选实施例三所制备的Ti41Zr25Be34-xFex(x＝2，6，10at.％)合金棒的X射线衍射图谱；
图2是本发明中优选实施例四至优选实施例六所制备的Ti40+xZr26-xBe28Fe6(x＝0，3，6at.％)合金棒的X射线衍射图谱；
图3是本发明中优选实施例七至优选实施例九所制备的(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux(x＝2，5，9at.％)合金棒的X射线衍射图谱；
图4是本发明中优选实施一至优选实施例三所制备的Ti41Zr25Be34-xFex(x＝2，6，10at.％)合金棒的DSC曲线图；
图5是本发明中优选实施例四至优选实施例六所制备的Ti40+xZr26-xBe28Fe6(x＝0，3，6at.％)合金棒的DSC曲线图；
图6是本发明中优选实施例七至优选实施例九所制备的(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux(x＝2，5，9at.％)合金棒的DSC曲线图；
具体实施方式
下面参考附图和优选实施例对本发明技术方案作详细描述。
一种具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金及其制备方法：
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)、铁块(纯度99.99％)和铜片(纯度99.95％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料，称量工具选用精确度为0.0001g的天平。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空或氩气保护条件下保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具所具有的快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；通过无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状、板状或其它几何形态的Ti基块体非晶合金。
喷铸方式：将母合金锭放入下方开有小孔的特制石英管中，将装有母合金锭的特制石英管感应加热重熔得到熔化的合金；利用气压将熔化的合金喷入至无氧铜制模具中，通过该无氧铜制模具快速急冷，得到铸态圆棒状、板状或其它几何形态的Ti基块体非晶合金。
优选实施例一
制备Ti41Zr25Be32Fe2块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)和铁块(纯度99.99％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，按质量百分比进行称量配制合金原料，称量工具选用精确度为0.0001g的天平。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具所具有的快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；通过无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
喷铸方式：将母合金锭放入下方开有小孔的特制石英管中，将装有母合金锭的特制石英管感应加热重熔得到熔化的合金；利用气压将熔化的合金喷入至无氧铜制模具中，通过该无氧铜制模具快速急冷，得到铸态圆棒状、板状或其它几何形态的Ti基块体非晶合金。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图1所示，是本发明中优选实施例一至优选实施例三所制备的Ti41Zr25Be34-xFex(x＝2，6，10at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝2时，所制备的直径为5mm的Ti41Zr25Be32Fe2合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图4和表1所示。可见Ti41Zr25Be32Fe2合金样品的非晶转变温度Tg＝610K，起始晶化温度Tx＝682K，过冷液相温度区间ΔT＝72K。
表1：本发明优选实施例一至九中非晶合金的热力学性能数据及非晶形成临界尺寸(Dmax)。
  合金成分   Tg(K)   Tx(K)   ΔT(K)   Dmax(mm)
  Ti41Zr25Be32Fe2   610   682   72   5
  Ti41Zr25Be28Fe6   618   725   107   8
  Ti41Zr25Be24Fe10   624   694   70   6
  Ti40Zr26Be28Fe6   626   714   88   10
  Ti43Zr23Be28Fe6   627   714   87   5
  Ti46Zr20Be28Fe6   602   678   76   6
  (Ti41Zr25Be28Fe6)98Cu2   622   720   98   10
  (Ti41Zr25Be28Fe6)95Cu5   624   714   90   12
  (Ti41Zr25Be28Fe6)91Cu9   629   681   52   ＞20
优选实施例二
制备Ti41Zr25Be28Fe6块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)和铁块(纯度99.99％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，按质量百分比进行称量配制合金原料，称量工具选用精确度为0.0001g的天平。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧炉熔炼方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；通过无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状、板状或其它几何形态的Ti基块体非晶合金。
喷铸方式：将母合金锭放入下方开有小孔的特制石英管中，将装有母合金锭的特制石英管感应加热重熔得到熔化的合金；利用气压将熔化的合金喷入至无氧铜制模具中，通过该无氧铜制模具快速急冷，得到铸态圆棒状、板状或其它几何形态的Ti基块体非晶合金。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图1所示，是本发明中优选实施例一至优选实施例三所制备的Ti41Zr25Be34-xFex(x＝2，6，10at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝6时，所制备的直径为8mm的Ti41Zr25Be28Fe6合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图4和表1所示。可见Ti41Zr25Be28Fe6合金样品的非晶转变温度Tg＝618K，起始晶化温度Tx＝725K，过冷液相温度区间ΔT＝107K。
优选实施例三
制备Ti41Zr25Be24Fe10块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)和铁块(纯度99.99％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
喷铸方式：将母合金锭放入下方开有小孔的特制石英管中，将装有母合金锭的特制石英管感应加热重熔得到熔化的合金；利用气压将熔化的合金喷入至无氧铜制模具中，通过该无氧铜制模具快速急冷，得到铸态圆棒状、板状或其它几何形态的Ti基块体非晶合金。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图1所示，是本发明中优选实施例一至优选实施例三所制备的Ti41Zr25Be34-xFex(x＝2，6，10at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝10时，所制备的直径为6mm的Ti41Zr25Be24Fe10合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图4和表1所示。可见Ti41Zr25Be24Fe10合金样品的非晶转变温度Tg＝624K，起始晶化温度Tx＝694K，过冷液相温度区间ΔT＝70K。
优选实施例四
制备Ti40Zr26Be28Fe6块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)和铁块(纯度99.99％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图2所示，是本发明中优选实施例四至优选实施例六所制备的Ti40+xZr26-xBe28Fe6(x＝0，3，6at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝0时，所制备的直径为10mm的Ti40Zr26Be28Fe6合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图5和表1所示。可见Ti40Zr26Be28Fe6合金样品的非晶转变温度Tg＝626K，起始晶化温度Tx＝714K，过冷液相温度区间ΔT＝88K。
优选实施例五
制备Ti43Zr23Be28Fe6块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)和铁块(纯度99.99％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图2所示，是本发明中优选实施例四至优选实施例六所制备的Ti40+xZr26-xBe28Fe6(x＝0，3，6at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝3时，所制备的直径为5mm的Ti43Zr23Be28Fe6合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图5和表1所示。可见Ti43Zr23Be28Fe6合金样品的非晶转变温度Tg＝627K，起始晶化温度Tx＝714K，过冷液相温度区间ΔT＝87K。
优选实施例六
制备Ti46Zr20Be28Fe6块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)和铁块(纯度99.99％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图2所示，是本发明中优选实施例四至优选实施例六所制备的Ti40+xZr26-xBe28Fe6(x＝0，3，6at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝6时，所制备的直径为6mm的Ti46Zr20Be28Fe6合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图5和表1所示。可见Ti46Zr20Be28Fe6合金样品的非晶转变温度Tg＝602K，起始晶化温度Tx＝678K，过冷液相温度区间ΔT＝76K。
优选实施例七
制备(Ti41Zr25Be28Fe6)98Cu2块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)、铁块(纯度99.99％)和铜片(纯度99.95％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图3所示，是本发明中优选实施例七至优选实施例九所制备的(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux(x＝2，5，9at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝2时，所制备的直径为10mm的(Ti41Zr25Be28Fe6)98Cu2合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图6和表1所示。可见(Ti41Zr25Be28Fe6)98Cu2合金样品的非晶转变温度Tg＝622K，起始晶化温度Tx＝720K，过冷液相温度区间ΔT＝98K。
优选实施例八
制备(Ti41Zr25Be28Fe6)95Cu5块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)、铁块(纯度99.99％)和铜片(纯度99.95％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图3所示，是本发明中优选实施例七至优选实施例九所制备的(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux(x＝2，5，9at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝5时，所制备的直径为12mm的(Ti41Zr25Be28Fe6)95Cu5合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图6和表1所示。可见(Ti41Zr25Be28Fe6)95Cu5合金样品的非晶转变温度Tg＝624K，起始晶化温度Tx＝714K，过冷液相温度区间ΔT＝90K。
优选实施例九
制备(Ti41Zr25Be28Fe6)91Cu9块体非晶合金；
第一步，将Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比。
原料选用钛棒(纯度为99.4％)、锆棒(纯度为99.7％)、铍块(纯度99.99％)、铁块(纯度99.99％)和铜片(纯度99.95％)，将上述材料打磨氧化皮后用丙酮或酒精进行超声清洗，然后按质量百分比进行称量配制合金原料。
第二步，将原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭。
电弧熔炼炉方法：将装有混合原料的电弧炉中抽真空至1×10-3Pa，在真空或氩气保护条件下进行电弧熔炼，并且在电弧熔炼过程中进行磁搅拌，母合金锭至少熔炼四遍。
感应熔炼炉方法：将装有混合原料的感应熔炼炉在1×10-3Pa～5×10-5Pa的真空条件下，在真空保护条件下进行感应熔炼将混合原料熔化，制成母合金锭。
第三步，将母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有不同内腔尺寸的无氧铜制模具中，利用该模具具有快速急冷能力，可制备出不同尺寸的Ti基块体非晶合金。
吸铸方式：将母合金锭放入电弧炉吸铸坩埚内电弧加热重熔得到熔化的合金；使用机械泵将熔化的合金吸入至无氧铜制模具中；利用无氧铜制模具快速急冷，获得铸态圆棒状的Ti基合金样品。
采用X射线衍射(XRD)分析方法对合金棒样品的结构进行分析。如图3所示，是本发明中优选实施例七至优选实施例九所制备的(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux(x＝2，5，9at.％)合金棒的X射线衍射图谱；当x＝9时，所制备的直径为20mm的(Ti41Zr25Be28Fe6)91Cu9合金棒状样品具有非晶态结构。
采用差热扫描量热仪(DSC)测合金的热力学性能数据，结果如图6和表1所示。可见(Ti41Zr25Be28Fe6)91Cu9合金样品的非晶转变温度Tg＝629K，起始晶化温度Tx＝618K，过冷液相温度区间ΔT＝52K。

Claims (9)

1.具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金，其特征在于：该Ti基块体非晶合金的组成为(Ti66-xZrxBe34-yFey)100-zCuz，其中x、y和z为原子百分数，取值范围为：20≤x≤26，0＜y≤12，0≤z≤12。
2.如权利要求1所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金，其特征在于：所述Ti基块体非晶合金的直径为5mm～20mm。
3.如权利要求1所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金，其特征在于：所述Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：Ti41Zr25Be34-xFex，其中x为原子百分数，取值范围为：x＝0～12。
4.如权利要求1所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金，其特征在于：所述Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：Ti40+xZr26-xBe28Fe6，其中x为原子百分数，取值范围为：x＝0～8。
5.如权利要求1所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金，其特征在于：所述Ti基块体非晶合金的组成如下述通式所示：(Ti41Zr25Be28Fe6)100-xCux，其中x为原子百分数，取值范围为：x＝0～12。
6.具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金的制备方法，其特征在于：
将所述Ti基块体非晶合金的原子百分比成分转化为质量百分比，称量出原料；
将所述原料混合后放入电弧炉或感应熔炼炉中在真空或气体保护条件下熔化并制成母合金锭；
将所述母合金锭熔化后吸铸或喷铸到具有无氧铜制模具中，制备出所述Ti基块体非晶合金，所述Ti基块体非晶合金的组成为(Ti66-xZrxBe34-yFey)100-zCuz，其中x、y和z为原子百分数，取值范围为：20≤x≤26，0＜y≤10，0≤z≤12。
7.如权利要求6所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金的制备方法，其特征在于：所述原料选用钛棒、锆棒、铍块、铁块或铜块，并将所述原料打磨后用丙酮或酒精进行超声清洗。
8.如权利要求6所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金的制备方法，其特征在于：所述原料的称量工具选用精确度为0.0001g的天平。
9.如权利要求6所述的具有大非晶形成能力的Ti基块体非晶合金的制备方法，其特征在于：所述母合金锭至少熔炼四次，并且在熔炼过程中进行磁搅拌。
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