CN106319399B - 一种含P元素Ti基非晶合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强韧含P高Ti含量Ti基非晶合金，该合金具体化学成分为：TiaNibCucPd,其中58at.％≤a≤61at.％，14at.％≤b≤17at.％，21at.％≤c≤25at.％，0at.％≤d≤4at.％，且a+b+c+d＝100。本发明还公开了前述Ti基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P元素作为合金组元，提高Ti‑Ni‑Cu合金的非晶形成能力，其中一些合金能够制备出具有高形成能力的块体非晶合金。本发明的Ti基非晶合金同时具有高非晶形成能力、高强韧的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种含P元素Ti基非晶合金及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
非晶合金是指原子排列呈长程无序短程有序结构特征的金属合金。因为非晶合金的结构与氧化物玻璃相同，又称其为金属玻璃。与传统晶态合金原子排列的周期对称性和各向异性不同，非晶合金原子排列为非周期对称和各向同性的特征。非晶合金中也不存在晶态合金中的位错和晶界。特殊的结构使得非晶合金具有与晶态合金不同的力学、物理和化学性能。
金属熔体在凝固过程中有自发形核和结晶趋势，金属熔体中的原子由无序状态向更加稳定的晶态结构转变，系统的能态也会降低，这一转变过程速度极快。为了形成非晶态结构，必须抑制金属熔体向晶态结构转变。快速凝固技术可以实现103-106K/s的冷却速率，可以使合金在凝固过程中保持非晶态结构，制备出非晶合金。传统的非晶合金由于形成能力较低，常以粉末、薄带的形式出现。开发高非晶形成能力的合金具有重要的基础理论研究价值和应用价值，也是材料研究者追求的目标。
为了开发高非晶形成能力的合金体系，国内外非晶材料学者提出了各种方法。如日本的井上明久提出“井上三原则”法、我国的科学家张涛提出“相似相异元素共存”法等。通过这些方法，在许多合金体系中都开发出了具有高非晶形成能力的块体非晶合金，如以La-Ce-Al-Co-Cu、Zr-Al-Ni-Cu、Mg-Cu-Ag-Dy、Co-Ta-B、Ti-Zr-Cu-Ni-Be为代表的La基、Zr基、Mg基、Co基、Ti基等合金体系。由于非晶合金优异的力学性能和特殊的物理化学性能，伴随着高非晶形成能力合金体系的相继成功开发，非晶合金应用潜力大大提升。具有良好软磁性能的铁基非晶合金可以降低电力变压器的损耗；利用非晶合金过冷液相区间的超塑性变形可以实现复杂结构的精密成型；利用非晶合金的优异力学性能作为航天器件的结构功能材料。非晶合金在航空航天、精密仪器、节能环保、生物医疗、军事武器等领域具有广泛的应用前景。
Ti基非晶合金具有高强度、低密度、高比强度和高耐蚀性能受到广泛的关注和研究。特别是作为钛合金的钎焊材料，Ti基非晶合金具有突出的制备和性能优势。但是Ti基非晶合金仍然具有以下的不足：
(1)Ti基非晶合金的形成能力仍然较低；
(2)具有高非晶合金形成能力的Ti基非晶合金中，Ti的原子百分含量偏低，合金密度仍然较大；
(3)Ti基非晶合金的塑性较低。
基于以上几个方面的考虑，本发明根据相关非晶形成理论，对Ti-Ni-Cu-P体系中合金的非晶形成能力进行了详细的研究，确立了非晶形成范围，并获得了最优的非晶形成成分。
发明内容
本发明技术解决问题：针对目前Ti基非晶合金Ti含量偏低、非晶形成能力低以及塑形低等问题，提供一种高Ti含量(达60at.％)、高非晶形成能力(为1mm)和高塑形(弹性变形量达6％)的Ti-Ni-Cu-P非晶合金，同时提供了该非晶合金的制备方法，以及利用该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：一种含P元素Ti基非晶合金，其特征在于：所述非晶合金包括Ti，Ni，Cu，P四种组元，化学成分为：TiaNibCucPd,其中原子百分比为：58≤a≤61at.％，14≤b≤17at.％，21≤c≤25at.％，0≤d≤4at.％，且a+b+c+d＝100。
所述非晶合金的化学成份为Ti60Ni15Cu24P1或Ti60Ni15Cu23P2时能够制备出块体非晶合金。
所述非晶合金的化学成分为：Ti61Ni14Cu24P1。
本发明提供了Ti-Ni-Cu-P非晶合金薄带的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti-Ni-Cu-P母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti-Ni-Cu-P母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti-Ni-Cu-P非晶合金薄带。
本发明提供了Ti-Ni-Cu-P非晶合金棒材的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti-Ni-Cu-P母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti-Ni-Cu-P母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射入铜模中，并随铜模冷却即制得直径为1mm的Ti-Ni-Cu-P非晶合金棒材。
将制得的Ti-Ni-Cu-P非晶合金薄带取其自由面进行X射线结构测试；将Ti-Ni-Cu-P非晶合金棒材磨取其横截面进行X射线相结构测试；在规定的合金成分区域内，利用制备得到的非晶合金薄带或棒材进行热分析测试，获得的热力学参数列于表1中。
取规格为1mm(直径)×2mm(高度)的非晶合金棒材，测试其压缩力学性能，如屈服强度，塑性变形量等；取规格为1mm(直径)×2mm(高度)的非晶合金棒材，采用超声回波法测量其弹性性能，如体模量，剪切模量，杨氏模量，泊松比等；将力学性能和弹性性能参数列于表2中。
表1和表2分别列出了本发明涉及的典型Ti-Ni-Cu-P非晶合金的临界尺寸、热力学参数、室温压缩力学性能和弹性性能参数。其中，Tg为玻璃转变温度、Tx为晶化温度，ΔTx为过冷液相区间、Tm为合金熔化温度、Tl为合金液相线温度、Dmax为合金的非晶形成临界尺寸、E为杨氏模量、B为体模量、G为剪切模量、v为泊松比、y为压缩屈服强度、p为压缩塑性变形量。
实验结果表明了本发明所涉及的Ti-Ni-Cu-P非晶合金同时兼有高的非晶形成能力，高热稳定性和高强韧，具有较好的应用价值。
表1为实施例中的部分非晶态合金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弹性性能和力学性能参数数据。
表2
本发明的有益效果是：本发明通过添加小尺寸的P元素提高了Ti-Ni-Cu非晶合金的形成能力，制备得到了Ti含量达60at.％的Ti基非晶合金；通过优化P元素的含量，可以制备出非晶合金棒材。
具体优点如下：
(1)采用小尺寸的P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，可以利用旋淬法制备出非晶合金薄带，部分合金可以利用铜模铸造法制备得到直径1mm的块体非晶合金棒材；
(2)热稳定性好，具有宽20-41K的过冷液相区；
(3)非晶合金的压缩屈服强度约2480MPa，压缩塑性变形达6.0％；
由于以上优点，本发明的Ti-Ni-Cu-P非晶合金作为钛合金的钎焊材料极具应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
实施例1：
该实施例采用熔体旋淬法制备Ti58Ni17Cu24P1非晶合金薄带试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti58Ni17Cu24P1母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti58Ni17Cu24P1母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti58Ni17Cu24P1非晶合金薄带；
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
截取步骤四制备得到的Ti58Ni17Cu24P1非晶合金薄带，对其自由面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti58Ni17Cu24P1非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti58Ni17Cu24P1非晶合金薄带，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为671K、晶化温度为699K、熔化温度为1202K、液相线温度为1215K、过冷液相区间为28K。
实施例2：
该实施例采用铜模铸造法制备直径为1mm的Ti60Ni15Cu24P1块体非晶合金试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti60Ni15Cu24P1母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti60Ni15Cu24P1母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射入铜模中，并随铜模冷却即制得直径为1mm的Ti60Ni15Cu24P1非晶合金棒材。
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
磨取步骤四制备得到的Ti60Ni15Cu24P1非晶合金棒材的横截面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti60Ni15Cu24P1非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti60Ni15Cu24P1非晶合金棒材，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为667K、晶化温度为687K、熔化温度为1204K、液相线温度为1221K、过冷液相区间为20K；
步骤七：采用力学性能试验机测试Ti60Ni15Cu24P1非晶合金的压缩力学性能。实验结果表明Ti60Ni15Cu24P1非晶合金压缩断裂强度为2480MPa，塑性变形量为1.0％；
步骤八：采用超声回波发测试Ti60Ni15Cu24P1非晶合金的弹性性能。测得Ti60Ni15Cu24P1非晶合金的杨氏模量为97.1GPa，剪切模量为35.6GPa，体模量为119.2GPa，泊松比为0.364。
实施例3：
该实施例采用熔体旋淬法制备Ti61Ni14Cu24P1非晶合金薄带试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti61Ni14Cu24P1母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti61Ni14Cu24P1母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti61Ni14Cu24P1非晶合金薄带。
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
截取步骤四制备得到的Ti61Ni14Cu24P1非晶合金薄带，对其自由面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti61Ni14Cu24P1非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti61Ni14Cu24P1非晶合金薄带，对其进行热分析测试，获得热力学参数。该非晶合金无玻璃转化温度、晶化温度为675K、熔化温度为1207K、液相线温度为1219K。
实施例4：
该实施例采用铜模铸造法制备直径为1mm的Ti60Ni15Cu23P2块体非晶合金试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti60Ni15Cu23P2母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti60Ni15Cu23P2母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射入铜模中，并随铜模冷却即制得直径为1mm的Ti60Ni15Cu23P2非晶合金棒材；
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
磨取步骤四制备得到的Ti60Ni15Cu23P2非晶合金棒材的横截面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti60Ni15Cu23P2非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti60Ni15Cu23P2非晶合金棒材，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为682K、晶化温度为703K、熔化温度为1204K、液相线温度为1220K、过冷液相区间为21K；
步骤七：采用力学性能试验机测试Ti60Ni15Cu23P2非晶合金的压缩力学性能。实验结果表明Ti60Ni15Cu23P2非晶合金压缩断裂强度为2480MPa，塑性变形量为6.0％；
步骤八：采用超声回波发测试Ti60Ni15Cu23P2非晶合金的弹性性能。测得Ti60Ni15Cu23P2非晶合金的杨氏模量为94.8GPa，剪切模量为34.7GPa，体模量为118.4GPa，泊松比为0.366。
实施例5：
该实施例采用熔体旋淬法制备Ti60Ni17Cu21P2非晶合金薄带试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti60Ni17Cu21P2母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti60Ni17Cu21P2母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti60Ni17Cu21P2非晶合金薄带；
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
截取步骤四制备得到的Ti60Ni17Cu21P2非晶合金薄带，对其自由面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti60Ni17Cu21P2非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti60Ni17Cu21P2非晶合金薄带，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为678K、晶化温度为709K、熔化温度为1200K、液相线温度为1215K、过冷液相区间为31K。
实施例6：
该实施例采用熔体旋淬法制备Ti59Ni15Cu23P3非晶合金薄带试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti59Ni15Cu23P3母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti59Ni15Cu23P3母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti59Ni15Cu23P3非晶合金薄带；
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
截取步骤四制备得到的Ti59Ni15Cu23P3非晶合金薄带，对其自由面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti59Ni15Cu23P3非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti59Ni15Cu23P3非晶合金薄带，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为698K、晶化温度为734K、熔化温度为1200K、液相线温度为1211K、过冷液相区间为36K。
实施例7：
该实施例采用熔体旋淬法制备Ti58Ni15Cu23P4非晶合金薄带试样。
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti58Ni15Cu23P4母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti58Ni15Cu23P4母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10- 3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti58Ni15Cu23P4非晶合金薄带；
步骤五：用X射线衍射法表征该块体非晶的结构
截取步骤四制备得到的Ti58Ni15Cu23P4非晶合金薄带，对其自由面进行X射线相结构测试，结果表明其为非晶态结构；
步骤六：用差示扫描量热法获得Ti58Ni15Cu23P4非晶合金的热力学参数
截取步骤四制备得到的Ti58Ni15Cu23P4非晶合金薄带，对其进行热分析测试，获得热力学参数。其玻璃转化温度为692K、晶化温度为733K、熔化温度为1201K、液相线温度为1210K、过冷液相区间为41K。
需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
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 (5)
1.一种含P元素Ti基非晶合金，其特征在于：所述非晶合金由Ti，Ni，Cu，P四种组元组成，化学成分为：TiaNibCucPd,其中原子百分比为：58≤a≤61at.％，14≤b≤17at.％，21≤c≤25at.％，0＜d≤4at.％，且a+b+c+d＝100。
2.根据权利要求1所述的一种含P元素Ti基非晶合金，其特征在于：所述非晶合金的化学成分为Ti60Ni15Cu24P1或Ti60Ni15Cu23P2时能够制备出块体非晶合金。
3.根据权利要求1所述的一种含P元素Ti基非晶合金，其特征在于：所述非晶合金的化学成分为：Ti61Ni14Cu24P1。
4.一种权利要求1所述的含P元素Ti基非晶合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti-Ni-Cu-P母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti-Ni-Cu-P母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射至一个线速度为30-40m/s的高速旋转的铜辊上，然后依靠铜辊的高热传导急冷凝固即制得Ti-Ni-Cu-P非晶合金薄带。
5.一种权利要求1所述的含P元素Ti基非晶合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：根据Ti、Ni、Cu，P元素的原子百分比，计算并称取出各元素的重量；
步骤二：熔炼制备Ni-Cu-P预合金，将步骤一称得的Ni、Cu、P原料装入石英坩埚后放入感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流30-50A、熔炼温度1500-2000K，熔炼时间2-4min，随炉冷却后取出Ni-Cu-P预合金；
步骤三：熔炼制备Ti-Ni-Cu-P母合金，将步骤一称得的Ti原料与步骤二制得的Ni-Cu-P预合金放入真空冶炼炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流100-200A、熔炼温度2000-3000K；反复熔炼多遍以上后，随炉冷却后取出Ti-Ni-Cu-P母合金；
步骤四：将步骤三制得的母合金放入快速凝固感应炉中，调节抽真空度至4×10-3Pa—5×10-3Pa，充入惰性保护气体，气体压力为0.04MPa—0.05MPa；调节电流5-10A、感应温度1300-1450K；熔炼时间0.5-1min后喷射入铜模中，并随铜模冷却即制得直径为1mm的Ti-Ni-Cu-P非晶合金棒材。
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