CN103789709A

CN103789709A - 一种厘米级Zr基块体非晶合金及其制备、应用方法

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Publication number: CN103789709A
Application number: CN201310596326.0A
Authority: CN
Inventors: 花能斌
Original assignee: Fujian University of Technology
Current assignee: Fujian University of Technology
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: CN103789709B

Abstract

本发明公开了一种厘米级高强韧高耐蚀Zr基块体非晶合金，该合金具体化学成分为：Zr_aAl_bNi_cAg_d，其中54at.%<a<58at.%，12at.%<b<18at.%，18.2at.%<c<24at.%，5.6at.%<d<9at%，且a+b+c+d=100。本发明还公开了前述Zr基块体非晶合金的制备方法以及利用该非晶合金制备薄带和棒材的方法，本发明选择Ni和Ag元素作为合金组元，耐蚀性能大大提高，提高Zr-Al-Ni合金的非晶形成能力，因此能制备出具有超高形成能力的块体非晶合金。本发明的Zr基非晶合金同时具有高非晶形成能力、高强韧、高耐蚀的特性。

Description

一种厘米级Zr基块体非晶合金及其制备、应用方法

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体的说，本发明涉及一种厘米级Zr基块体非晶合金及其制备、应用方法。

背景技术

非晶合金，又称为金属玻璃，是一类原子排列呈长程无序短程有序结构特征的金属合金的总称。与传统的晶态合金相比，非晶合金缺少原子排列的周期对称性和各向异性，也没有晶体结构一样的位错和晶界，这就使得非晶合金具有传统晶态合金所无法比拟的物理和化学性能。但是由于合金的原子间结合力以无方向性的金属键形式存在，液态的粘度较低，原子扩散重排容易，有利于晶态相的形成。因此，通常需要高达10³-10⁶K/s的冷却速率才能制备出非晶合金。早期的非晶合金通常是细粉、细丝、薄带等低维材料，开发具有高非晶形成能力的合金体系一直是非晶材料研究者不懈的追求，具有重大的理论研究价值和生产应用意义。

早期发现的非晶合金的形成能力比较低，能够形成大尺寸的非晶合金材料仅限于贵金属基合金，因此没有作为工程材料而进行进一步的研究。自二十世纪八十年代末以La-Al-Ni-Cu、Zr-Ti-Ni-Cu-Be和Zr-Al-Ni-Cu合金为代表的一系列块体非晶（如Mg基、Fe基、Cu基、Co基块体非晶合金）研制成功后，使得采用常规的铜模铸造或水淬方法就能制备出在三维尺寸都能达到毫米级的非晶合金，称为“块体非晶合金”。由于其优异的力学和物理化学性能，使得非晶合金作为结构、功能材料在航空航天、机械电子、生物医疗、军事等领域有着广阔的应用前景，例如，非晶合金优异的力学性能及良好的耐腐蚀性能使其具有作为结构材料及生物医用材料应用的前景；具有良好软磁性能的非晶合金可作为软磁材料使用；利用非晶合金在过冷液体温度区间的超塑性及精密复写能力能够实现复杂形状的精密成形；非晶合金的美观和稀有性也使其具有装饰作用。目前，非晶合金已经成功应用于体育器材（高尔夫球头）、航天（太阳风收集器）及磁性材料（变压器铁芯）等领域。

在已开发的非晶合金体系中，Zr基非晶合金由于具有高强度、高硬度和高断裂韧性，因而受到人们广泛的关注和研究，尤其是在结构材料领域的应用。但是Zr基非晶合金的应用仍然受到几个因素的制约：（1）制备大尺寸的非晶合金。由于非晶合金自身的亚稳态特性，使得在凝固过程中具有自发向更稳定的晶态转变特点，因此需要非常高的冷却速率才能保持非晶态，目前，通过研究者的努力，已成功地开发出能够获得厘米级非晶合金制品的合金成分，如Zr-Ti-Cu-Ni-Be,Zr-Al-Ni-Cu,Zr-Al-Cu-Ag等。开发具有超高形成能力的Zr基非晶合金体系，为Zr基非晶合金的应用奠定了基础。（2）非晶合金的低塑性。非晶合金具有的长程无序短程有序特征，使得其具有比晶态合金高得多的强度，但是由于其在变形过程中的具有局域剪切特性，使得其在室温下的塑性很低，限制了其在工程上的应用。通过合金成分的调整，可以在一定程度上改善非晶合金的塑性，如在Zr-Al-Cu-Ag和Zr-Al-Ni-Cu合金体系中均发现了具有较高塑性变形能力的合金成分。（3）Zr基非晶合金的耐腐蚀性。由于目前已开发的具有高非晶形成能力且塑性较好的Zr基非晶合金体系大部分都含有较高含量的Cu元素，大大降低了Zr基非晶合金在氯离子环境下的耐腐蚀性能，限制了其应用范围。

发明内容

本发明针对目前具有高非晶形成能力和高塑性的Zr基非晶合金体系耐蚀性较差这一问题，提供一种同时具有高非晶形成能力，高强韧和高耐蚀的Zr-Al-Ni-Ag块体非晶合金，同时提供了该块体非晶合金的制备方法，以及利用该块体非晶合金制备薄带以及棒材的方法。

本发明提供的技术方案是：一种厘米级高强韧高耐蚀Zr基块体非晶合金，该合金具体化学成分为：Zr_aAl_bNi_cAg_d，其中54at.%<a<58at.%，12at.%<b<18at.%，18.2at.%<c<24at.%，5.6at.%<d<9at%，且a+b+c+d=100。

本发明所涉及的非晶合金，可以通过常规的铜模铸造工艺获得临界尺寸大于10mm的非晶合金棒材，其中Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4非晶合金的临界尺寸达到20mm。

本发明所涉及的非晶合金，室温压缩试验测得的压缩强度大于1800MPa，同时压缩塑性变形大于2.5%。其中Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6非晶合金的压缩强度为1890MPa,塑性变形量为3.0%。

本发明所涉及的非晶合金，室温下在3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线具有300mV以上的钝化区间，腐蚀电流密度小于2mA/m²，其中Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4非晶合金具有420mV的钝化区间，腐蚀电流密度为0.85mA/m²。

本发明还提供了上述厘米级高强韧高耐蚀的Zr基块体非晶合金的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr-Al-Ni-Ag母合金

将步骤一称得的所需原料放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流50-200A、熔炼温度1000-2000K；反复熔炼4遍或4遍以上后随炉冷却后取出Zr-Al-Ni-Ag母合金；

步骤三：制备Zr-Al-Ni-Ag非晶合金试样。

本发明提供了Zr-Al-Ni-Ag非晶合金薄带的制备方法：

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr-Al-Ni-Ag母合金

步骤三：将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后喷射至一个高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的快速热传导急冷凝固即制得Zr-Al-Ni-Ag非晶合金薄带。

本发明提供了Zr-Al-Ni-Ag非晶合金棒材的制备方法：

铜模铸造法：

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr-Al-Ni-Ag母合金

步骤三：将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后喷射入铜模中，并随铜模冷却即制得直径为2mm的Zr-Al-Ni-Ag非晶合金棒材。

倾倒铸造法：

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr-Al-Ni-Ag母合金

步骤三：将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径10-20mm的Zr-Al-Ni-Ag非晶合金棒材。

将制得的Zr-Al-Ni-Ag非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，在规定的合金成分区域内，利用铜模铸造法制备得到直径10mm以上的块体非晶合金棒材，并对其样品心部的小块区域进行热分析测试，获得热力学参数，列于表1中。

取规格为2mm（直径）×4mm（高度）的非晶合金棒材，测试其压缩力学性能，如屈服强度，弹性变形量，塑性变形量等，取规格为2mm（直径）×2mm（高度）的非晶合金棒材，测试其在在3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线，获得电化学参数如自腐蚀电位，点蚀电位，钝化区间，腐蚀电流密度等。将力学性能和电化学性能参数列于表2中。

表1和表2分别列出了本发明涉及的典型Zr-Al-Ni-Ag块体非晶合金的热力学参数、临界直径、室温压缩力学性能和相关电化学性能参数。其中，T_g为玻璃转变温度、T_x为晶化温度，△T_x为过冷液相区间、T_m为合金熔化温度、T_l为合金液相线温度、D_max为合金的非晶形成临界尺寸、E为杨氏模量、σ_y为压缩屈服强度、ε_p为压缩塑性变形量、E_corr为自腐蚀电位、E_pit为点蚀电位、E_pit-E_corr为钝化区间、i_corr为腐蚀电流密度。

实验结果表明了本发明所涉及的Zr-Al-Ni-Ag块体非晶合金同时兼有高的非晶形成能力，高热稳定性，高强韧和高耐蚀性，具有较好的应用价值。

表1为实施例中的部分非晶态合金棒材的临界尺寸和热力学参数数据

表1：

表2为实施例中的部分非晶态合金棒材的力学性能和电化学性能数据

表2：

本发明的有益效果是：本发明选用在氯离子溶液中耐蚀性较高的Ni和Ag元素替换耐蚀性较差的Cu元素以提高耐蚀性能，同时Ni和Ag元素有利于提高Zr基非晶合金的形成能力，因而能够制备大尺寸厘米级的非晶合金样品。通过控制Ni和Ag元素的含量，能够得到具有高强韧的合金材料。

具体优点如下：

(1)采用Ni、Ag元素作为溶质元素，有效地提高了非晶形成能力，在本发明涉及的合金成分区域内，可以利用铜模铸造法制备得到直径10mm以上的块体非晶合金棒材，局部区域通过浇铸方式制备直径20mm的非晶棒材；

(2)热稳定性好，具有宽70-85K的过冷液相区；

(3)非晶合金的压缩屈服强度高于1800MPa，同时压缩塑性变形大于2.5%；

(4)具有优良的耐腐蚀性，室温下在3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线具有200mV以上的钝化区间，腐蚀电流密度小于2mA/m²。

由于以上优点，本发明的Zr基块体非晶合金在航空航天、微电子、精密铸造、高档体育器材等领域具有广阔的应用前景。

具体实施方式

实施例1：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为10mm的Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4母合金

将步骤一称得的所需原料放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流50-200A、熔炼温度1000-2000K；反复熔炼4遍或4遍以上后随炉冷却后得到混合均匀的Zr-Al-Ni-Ag母合金；

步骤三：制备直径为10mm的Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径10mm的Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为710K、晶化温度为788K、熔化温度为1136K、液相线温度为1231K、过冷液相区间为78K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1800MPa，塑性变形量为3.2%，弹性模量为90GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-280mV、点蚀电位为140mV、钝化区间为420mV、i_corr为腐蚀电流密度为0.85mA/m²。

实施例2：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为20mm的Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4母合金

步骤三：制备直径为20mm的Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径20mm的Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为714K、晶化温度为791K、熔化温度为1140K、液相线温度为1195K、过冷液相区间为77K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1850MPa，塑性变形量为3.1%，弹性模量为93GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-258mV、点蚀电位为168mV、钝化区间为412mV、腐蚀电流密度为0.87mA/m²。

实施例3：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为14mm的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5母合金

步骤三：制备直径为14mm的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径14mm的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为725K、晶化温度为802K、熔化温度为1130K、液相线温度为1177K、过冷液相区间为77K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1850MPa，塑性变形量为3.2%，弹性模量为93GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-263mV、点蚀电位为112mV、钝化区间为375mV、腐蚀电流密度为1.04mA/m²。

实施例4：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为10mm的Zr₅₆Al₁₂Ni₂₄Ag₈块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₆Al₁₂Ni₂₄Ag₈母合金

步骤三：制备直径为10mm的Zr₅₆Al₁₂Ni₂₄Ag₈块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径10mm的Zr₅₆Al₁₂Ni₂₄Ag₈非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₆Al₁₂Ni₂₄Ag₈非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₆Al₁₂Ni₂₄Ag₈非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为704K、晶化温度为786K、熔化温度为1136K、液相线温度为1215K、过冷液相区间为72K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1800MPa，塑性变形量为2.7%，弹性模量为90GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-241mV、点蚀电位为103mV、钝化区间为344mV、腐蚀电流密度为0.95mA/m²。

实施例5：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为10mm的Zr₅₄Al₁₈Ni_19.6Ag_8.4块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₄Al₁₈Ni_19.6Ag_8.4母合金

步骤三：制备直径为10mm的Zr₅₄Al₁₈Ni_19.6Ag_8.4块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径10mm的Zr₅₄Al₁₈Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₄Al₁₈Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₄Al₁₈Ni_19.6Ag_8.4非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为730K、晶化温度为808K、熔化温度为1135K、液相线温度为1218K、过冷液相区间为78K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1860MPa，塑性变形量为2.6%，弹性模量为94GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-295mV、点蚀电位为87mV、钝化区间为382mV、腐蚀电流密度为0.97mA/m²。

实施例6：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为10mm的Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6母合金

步骤三：制备直径为10mm的Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径10mm的Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为715K、晶化温度为799K、熔化温度为1145K、液相线温度为1253K、过冷液相区间为84K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1890MPa，塑性变形量为3.0%，弹性模量为95GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-285mV、点蚀电位为68mV、钝化区间为353mV、腐蚀电流密度为1.21mA/m²。

实施例7：

该实施例采用铜模铸造法制备直径为14mm的Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉块体非晶合金。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉母合金

步骤三：制备直径为10mm的Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉块体非晶合金

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后，将熔体倾倒入铜模中，并随铜模冷却即制得直径10mm的Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该块体非晶的结构

将制得的Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉非晶合金棒材截取其中间部分的断面，进行X射线相结构测试，为非晶结构。

用差示扫描量热法获得该大块非晶试样的热力学参数

将制得的Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉非晶合金棒材截取其心部小块区域，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为710K、晶化温度为795K、熔化温度为1136K、液相线温度为1181K、过冷液相区间为85K。

采用力学性能试验机测试所得材料的压缩力学性能。实验结果表明该合金压缩断裂强度为1830MPa，塑性变形量为2.9%，弹性模量为91GPa。

采用电化学工作站测试所得材料在室温下3mass%NaCl溶液中动电位极化曲线。实验结果表明该合金的自腐蚀电位为-277mV、点蚀电位为90mV、钝化区间为367mV、腐蚀电流密度为0.95mA/m²。

实施例8：

该实施例采用铜模铸造法制备Zr₅₆Al₁₄Ni_22.5Ag_7.5非晶合金薄带样品。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₆Al₁₄Ni_22.5Ag_7.5母合金

步骤三：制备Zr₅₆Al₁₄Ni_22.5Ag_7.5非晶合金薄带

将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后喷射至一个高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的快速热传导急冷凝固即制得Zr₅₆Al₁₄Ni_22.5Ag_7.5非晶合金薄带。

用X射线衍射法表征该非晶薄带的结构

将制得的Zr₅₆Al₁₄Ni₂₁Ag₉非晶合金薄带进行X射线相结构测试，为非晶结构。

实施例9：

该实施例采用铜模铸造法制备直径2mm的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材样品。

步骤一：称取各元素

按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5母合金

步骤三：制备直径2mm的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材

步骤三：将步骤二制得的母合金放入快速凝固装置的感应炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流2-10A、感应温度1000-1300K；熔炼时间2-5min后喷射入铜模中，并随铜模冷却即制得直径为2mm的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材。

用X射线衍射法表征该非晶薄带的结构

将制得的Zr₅₄Al₁₆Ni_22.5Ag_7.5非晶合金棒材进行X射线相结构测试，为非晶结构。

以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种厘米级Zr基块体非晶合金，其特征在于，具有Zr，Al，Ni，Ag四种组元，该块体非晶合金具体化学成分为：Zr_aAl_bNi_cAg_d，其中54at.%<a<58at.%，12at.%<b<18at.%，18.2at.%<c<24at.%，5.6at.%<d<9at%，且a+b+c+d=100。

2.根据权利要求1所述的一种厘米级Zr基块体非晶合金，其特征在于，所述的块体非晶合金具体化学成分为：Zr₅₆Al₁₆Ni_19.6Ag_8.4。

3.根据权利要求1所述的一种厘米级Zr基块体非晶合金，其特征在于，所述的块体非晶合金具体化学成分为：Zr₅₆Al₁₆Ni_22.4Ag_5.6。

4.根据权利要求1所述的一种厘米级Zr基块体非晶合金，其特征在于，所述的块体非晶合金具体化学成分为：Zr₅₈Al₁₄Ni_19.6Ag_8.4。

5.一种权利要求1所述的厘米级Zr基块体非晶合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：称取各元素，按所需原子个数计算出与之相关的各元素重量称取；

步骤二：熔炼制Zr-Al-Ni-Ag母合金，将步骤一称得的所需原料放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至5×10^-3Pa，充入氩气保护气体，氩气压力为0.05MPa；调节电流50-200A、熔炼温度1000-2000K；反复熔炼4遍或4遍以上后，随炉冷却后取出Zr-Al-Ni-Ag母合金；

步骤三：制备Zr-Al-Ni-Ag非晶合金试样。

6.一种利用权利要求1所述的厘米级Zr基块体非晶合金制备薄带的方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.一种利用权利要求1所述的厘米级Zr基块体非晶合金制备棒材的方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.一种利用权利要求1所述的厘米级Zr基块体非晶合金制备棒材的方法，其特征在于，包括如下步骤：