CN107829049A - 一种含钛的锆基块体非晶合金及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新材料领域，公开了一种含钛的锆基块体非晶合金及其制备工艺。该块体非晶合金是将纯度为99.99wt%的铜、纯度为99.99wt%的镍、纯度为99.99wt%的锆、纯度为99.99wt%的铝和纯度为99.99wt%的钛在真空熔炼炉中熔炼，然后采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该锆基块体非晶合金的化学成分为Zr53.946Al10.1898Ni9.3906Cu26.3736Ti0.1、Zr53.892Al10.1796Ni9.3812Cu26.3472Ti0.2、Zr53.838Al10.1694Ni9.3718Cu26.3208Ti0.3、Zr53.784Al10.1592Ni9.3624Cu26.2944Ti0.4、Zr53.73Al10.149Ni9.353Cu26.268Ti0.5，其玻璃转变温度为743.0~749.4K、开始晶化温度为788.1~802.3K、抗压强度为1783.8~2100.2MPa、屈服强度为1633.4~1762.9MPa、塑性应变为0.39~1.68%、硬度为48.6~50.1HRC。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钛的锆基块体非晶合金及其制备工艺。
背景技术
Zr-Al-Ni-Cu四元合金体系是锆基非晶合金中非晶形成能力较强的合金系之一，其非晶形成成分区间大、弹性极限大、耐磨耐蚀性能好、强度和硬度高等特性而受到广泛关注，但其室温脆性限制了其工业应用范围。微合金化是进一步提高非晶合金性能的重要途径之一，因此，本发明采用钛添加改善锆基块体非晶合金的性能具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含钛的锆基块体非晶合金及其制备工艺。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：将纯度为99.99wt%的铜、纯度为99.99wt%的镍、纯度为99.99wt%的锆、纯度为99.99wt%的铝和纯度为99.99wt%的碳含量6wt%的铁碳合金，放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10-4Pa，充入99.999wt%的高纯氩气使炉腔内部的压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为4A的情况下对合金元素反复熔炼5次，每次熔炼时间为2分钟，然后在炉腔内部压力为-60Pa情况下，采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。
本发明制成的产品用X射线衍射仪（XRD）检测材料的非晶态，差热扫描量热计测量非晶合金的玻璃转变温度和开始晶化温度，万能电子试验机测量屈服强度、抗压强度和塑性，电化学工作站测量腐蚀性能，洛氏硬度计测量硬度。
本发明一种含碳和铁的锆基块体非晶合金，其特征在于：该锆基块体非晶合金的化学成分为Zr53.946Al10.1898Ni9.3906Cu26.3736Ti0.1、Zr53.892Al10.1796Ni9.3812Cu26.3472Ti0.2、Zr53.838Al10.1694Ni9.3718Cu26.3208Ti0.3、Zr53.784Al10.1592Ni9.3624Cu26.2944Ti0.4、Zr53.73Al10.149Ni9.353Cu26.268Ti0.5，其玻璃转变温度为395.4~475.8℃、开始晶化温度为503.9~516.3℃、抗压强度为1678.8~2071.0MPa、屈服强度为1606.0~2012.0MPa、塑性应变为0.83~1.31%、硬度为45.6~49.0HRC、腐蚀电位为-0.22~-0.23V。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
用天平称取纯锆6.6252g，纯铝0.3701g，纯镍0.7420g，纯铜2.2563g和纯钛0.0064g，将称好的铜、铝、锆、镍和钛放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10-4Pa，充入99.999wt%的高纯氩气使炉腔内部压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为4A的情况下对合金元素反复熔炼5次，每次熔炼时间为2分钟，然后在炉腔内部压力为-60Pa情况下，采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的玻璃转变温度为395.4℃、开始晶化温度为508.7℃、抗压强度为2071.0MPa、屈服强度为2012.0MPa、塑性应变为1.31%、硬度为49.0HRC、腐蚀电位为-0.22V。
实施例2
用天平称取纯锆6.6209g，纯铝0.3699g，纯镍0.7415g，纯铜2.2548g和纯钛0.0129g，将称好的铜、铝、锆、镍和钛放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10-4Pa，充入99.999wt%的高纯氩气使炉腔内部压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为4A的情况下对合金元素反复熔炼5次，每次熔炼时间为2分钟，然后在炉腔内部压力为-60Pa情况下，采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的玻璃转变温度为423.6℃、开始晶化温度为516.1℃、抗压强度为2024.8MPa、屈服强度为1924.0MPa、塑性应变为0.94%、硬度为45.6HRC、腐蚀电位为-0.23V。
实施例3
用天平称取纯锆6.6166g，纯铝0.3697g，纯镍0.7410g，纯铜2.2533g和纯钛0.0194g，将称好的铜、铝、锆、镍和钛放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10-4Pa，充入99.999wt%的高纯氩气使炉腔内部压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为4A的情况下对合金元素反复熔炼5次，每次熔炼时间为2分钟，然后在炉腔内部压力为-60Pa情况下，采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的玻璃转变温度为470.3℃、开始晶化温度为503.9℃、抗压强度为1956.6MPa、屈服强度为1862.0MPa、塑性应变为1.06%、硬度为46.9HRC、腐蚀电位为-0.23V。
实施例4
用天平称取纯锆6.6124g，纯铝0.3694g，纯镍0.7405g，纯铜2.2519g和纯钛0.0258g，将称好的铜、铝、锆、镍和钛放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10-4Pa，充入99.999wt%的高纯氩气使炉腔内部压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为4A的情况下对合金元素反复熔炼5次，每次熔炼时间为2分钟，然后在炉腔内部压力为-60Pa情况下，采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。该合金的玻璃转变温度为475.8℃、开始晶化温度为516.3℃、抗压强度为1678.8MPa、屈服强度为1606.0MPa、塑性应变为0.83%、硬度为46.2HRC、腐蚀电位为-0.23V。
Claims (2)
1.一种含钛的锆基块体非晶合金，其特征在于:所述块体非晶合金的化学成分为Zr53.946Al10.1898Ni9.3906Cu26.3736Ti0.1、Zr53.892Al10.1796Ni9.3812Cu26.3472Ti0.2、Zr53.838Al10.1694Ni9.3718Cu26.3208Ti0.3、Zr53.784Al10.1592Ni9.3624Cu26.2944Ti0.4、Zr53.73Al10.149Ni9.353Cu26.268Ti0.5；包括如下制备步骤：将纯度为99.99wt%的铜、纯度为99.99wt%的镍、纯度为99.99wt%的锆、纯度为99.99wt%的铝和纯度为99.99wt%的碳含量6wt%的铁碳合金，放入非自耗真空电弧炉中的铜坩埚中，对炉腔进行抽真空，使其真空度达到1×10-4Pa，充入99.999wt%的高纯氩气使炉腔内部的压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为4A的情况下对合金元素反复熔炼5次，每次熔炼时间为2分钟，然后在炉腔内部压力为-60Pa情况下，采用真空吸铸法将合金液吸铸到水冷铜模中制备出直径为2mm的合金棒。
2.根据权利要求1所述的一种含碳和铁的锆基块体非晶合金，其特征在于：所述非晶合金的玻璃转变温度为395.4~475.8℃、开始晶化温度为503.9~516.3℃、抗压强度为1678.8~2071.0MPa、屈服强度为1606.0~2012.0MPa、塑性应变为0.83~1.31%、硬度为45.6~49.0HRC、腐蚀电位为-0.22~-0.23V。
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