CN103361501A - 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：熔炼母合金时升温至过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃，熔炼时间为1~3min，然后降温至合金固相线温度T S 和液相线温度T L 之间的半固态温度，保温5~10min，铜模压铸成型并在150~250℃退火得到制件。
Description
技术领域
本发明涉及Ti基非晶复合材料领域。
背景技术
非晶合金由于其无定形的结构，具有高强度、硬度和耐磨耐蚀性，弹性模量不到钢的一半，可以做复合夹层延长加载的作用时间，减小冲击；具有类似于贫铀合金的高绝热剪切敏感性和更高的强度，以及特有的“自锐性”，避免了晶体材料受冲击导致的沿结晶结构边缘破裂，已被美国军方用来制造非晶穿甲弹。最近制备出的轻型、耐磨耐蚀、高强度的大块Ti基非晶合金在航天领域有很大的应用前景。TiNi形状记忆合金的高应变动态响应特性在军事、航空等领域亦具有重要应用，同时TiNi记忆合金制备非晶复合材料能够显著改善大块非晶合金的室温脆性。这种新型的形状记忆晶粒/非晶基复合材料的研究，有利于有色金属深度开发工作和利用效率的提高，以及高性能合金生产企业的带动。
半固态金属加工是金属在凝固过程中，进行搅拌或通过控制凝固条件，抑制树枝晶生长或破碎所生成的树枝晶，形成具有等轴、均匀、细小的初生相，均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料，这种浆料在外力或磁场作用下，当固相率很高时仍具有较好的流动性。利用压铸、挤压、模锻等常规工艺进行加工成形，也可以用其他特殊的成形方法加工零件。与传统的液态铸造相比，半固态铸造铸件的凝固收缩率小，成型温度低，对模具的热冲击小, 可以使模具寿命延长, 有利于连续自动化生产，是21世纪前沿性金属加工技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法。
本发明是形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：熔炼母合金时升温至过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃，熔炼时间为1~3min，然后降温至合金固相线温度T S 和液相线温度T L 之间的半固态温度，保温5~10min，铜模压铸成型并在150~250℃退火得到制件。
本发明制备的复合材料组织得到有效优化，获得奥氏体相晶粒细小、圆整度高、组织致密，断裂强度和塑韧性较半固态处理前显著提高。
附图说明
图1为实施例1未经处理试样制件心部奥氏体相组织为较粗大的树枝晶的金相图，图2为实施例2未经处理试样制件心部奥氏体相组织为较粗大的树枝晶，图3为实施例1经过半固态处理试样心部的金相图，图4为实施例2经过半固态处理试样心部的金相图，图5为未经半固态处理制备试样的室温压缩应力应变曲线，图6为经过半固态处理的试样的室温压缩应力应变曲线。
具体实施方式
本发明是形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：熔炼母合金时升温至过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃，熔炼时间为1~3min，然后降温至合金固相线温度T S 和液相线温度T L 之间的半固态温度，保温5~10min，铜模压铸成型并在150~250℃退火得到制件。
根据以上所述的制备方法，合金成分为(Ti50Ni50-yMy)100-xCux合金成分，其中：M为Fe、Co、Nb、Al、Zr、Si元素的一种或者几种，x=5 ~ 33，y=0 ~ 0.25。
根据以上所述的制备方法，其具体步骤为：
（1）配料：按母合金名义成分称取个元素；
（2）熔炼制母合金：将步骤（1）称得的所需原料放入真空高频电磁感应加热炉中，调节真空磁悬浮熔炼炉的真空度2×10-3~5×10-3Pa，然后充高纯氩气使真空室的真空度至0.1×10-3~0.8×10-3Pa熔炼，合金锭反复熔炼至少三次；过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃；
（3）半固态温度保温后铜模压铸成型非晶复合材料制件；
（4）步骤（2）制备的母合金放入悬浮熔炼水冷坩埚中重熔，在液相线温度T L 以上100~200℃热熔炼时间1~3min后，降温至合金固相线温度T S 和液相线温度T L 之间的半固态温度，保温5~10min，通过铜模压铸成型制件；
（4）制件在150~250℃保温1h进行去应力退火。
下面用更为具体的实施例进一步展开本发明。
实施例1：
合金成分为(Ti0.5Ni0.5)80Cu20，选用纯度大于99.99%的Ti和Cu、99.9%的Ni，按原子百分比配好一定质量的原料后，放入真空高频电磁感应加热炉中，调节真空磁悬浮熔炼炉的真空度2×10-3～5×10-3Pa，然后充高纯氩气使真空室的真空度至0.1×10-3～0.8×10-3Pa熔炼，合金锭反复熔炼至少三次，过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃。再将母合金放入悬浮熔炼水冷坩埚中重熔，在感应电压10kV下过热熔炼时间1~3min后，降低功率至3.5~5kV保温5~10min，通过铜模压铸成型制件，最后制件在150~250℃保温1h去应力退火。
如图1所示，未经处理试样制件心部奥氏体相组织为较粗大的树枝晶，枝晶生长不均匀；如图3所示，经半固态处理后，以细小致密的等轴晶析出在非晶基体上，且组织更加均匀。
如图5所示，合金的的压缩断裂强度为 2256MPa，塑性应变为 12.2%，伴随强烈的加工硬化。如图6所示，合金的压缩断裂强度为2541MPa，塑性应变为19.5%，经半固态处理制备的制件断裂强度和塑韧性明显提高。
实施例2
采用与实施例1相同的制备方法，熔炼母合金的成分为：原子百分比为(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20。
如图2所示，未经处理试样制件心部奥氏体相组织为较粗大的树枝晶，枝晶生长不均匀；如图4所示，经半固态处理后，以细小致密的等轴晶析出在非晶基体上，且组织更加均匀。
如图5所示，合金的的压缩断裂强度为 2582MPa，塑性应变为 15%，伴随强烈的加工硬化。如图6所示，合金的压缩断裂强度为2745MPa，塑性应变为21.5%，经半固态处理制备的制件断裂强度和塑韧性明显提高。
Claims (3)
1.形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其步骤为：熔炼母合金时升温至过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃，熔炼时间为1~3min，然后降温至合金固相线温度T S 和液相线温度T L 之间的半固态温度，保温5~10min，铜模压铸成型并在150~250℃退火得到制件。
2.根据权利要求1所述的形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其特征在于：合金成分为(Ti50Ni50-yMy)100-xCux合金成分，其中：M为Fe、Co、Nb、Al、Zr、Si元素的一种或者几种，x=5 ~ 33，y=0 ~ 0.25。
3.根据权利要求1所述的形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的制备方法，其具体步骤为：
（1）配料：按母合金名义成分称取个元素；
（2）熔炼制母合金：将步骤（1）称得的所需原料放入真空高频电磁感应加热炉中，调节真空磁悬浮熔炼炉的真空度2×10-3~5×10-3Pa，然后充高纯氩气使真空室的真空度至0.1×10-3~0.8×10-3Pa熔炼，合金锭反复熔炼至少三次；过热温度在液相线温度T L 以上100~200℃；
（3）半固态温度保温后铜模压铸成型非晶复合材料制件；
（4）步骤（2）制备的母合金放入悬浮熔炼水冷坩埚中重熔，在液相线温度T L 以上100~200℃热熔炼时间1~3min后，降温至合金固相线温度T S 和液相线温度T L 之间的半固态温度，保温5~10min，通过铜模压铸成型制件；
（4）制件在150~250℃保温1h进行去应力退火。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3225711A4 (en) * | 2014-11-30 | 2017-10-25 | Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences | Method for forming amorphous alloy member |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06264199A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-20 | Takeshi Masumoto | Ｔｉ系非晶質合金 |
| US20090000707A1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-01 | Hofmann Douglas C | Semi-solid processing of bulk metallic glass matrix composites |
| CN102925822A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-13 | 南京理工大学 | 高氧含量金属玻璃复合材料及其制备方法 |
| CN102978541A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-03-20 | 兰州理工大学 | 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06264199A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-20 | Takeshi Masumoto | Ｔｉ系非晶質合金 |
| US20090000707A1 (en) * | 2007-04-06 | 2009-01-01 | Hofmann Douglas C | Semi-solid processing of bulk metallic glass matrix composites |
| CN102925822A (zh) * | 2012-10-19 | 2013-02-13 | 南京理工大学 | 高氧含量金属玻璃复合材料及其制备方法 |
| CN102978541A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-03-20 | 兰州理工大学 | 形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| DOUGLAS C.HOFMANN ET.AL: "designing metallic glass matrix composites with high toughness and tensile ductility", 《NATURE》, vol. 451, 28 February 2008 (2008-02-28), pages 1085 - 1090 * |
| R.L.NARAYAN ET.AL: "On the microstructure–tensile property correlations in bulk metallic glass matrix composites with crystalline dendrites", 《ACTA MATERIALIA》, vol. 60, 22 July 2012 (2012-07-22), pages 5089 - 5100 * |
| 索忠源等: "退火处理对Ti-Zr-Cu-Be块体非晶合金力学性能的影响", 《吉林化工学院学报》, vol. 29, no. 5, 31 May 2012 (2012-05-31), pages 50 - 53 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3225711A4 (en) * | 2014-11-30 | 2017-10-25 | Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences | Method for forming amorphous alloy member |
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