CN107829050A - 一种含铝的铜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，公开了一种含铝的铜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。该铜基块体非晶合金的化学成分为Cu44.9795Zr45.4772Ti9.4953Al0.05、Cu44.955Zr45.4545Ti9.4905Al0.1、Cu44.9325Zr45.4318Ti9.4857Al0.15、Cu44.91Zr45.409Ti9.481Al0.2、Cu44.8875Zr45.3862Ti9.4763Al0.25，其玻璃转变温度为683~713K、开始晶化温度为726~735K、抗压强度为1674~1860MPa、屈服强度为1256~1638MPa、塑性应变为0.5~3.3%、腐蚀电压为‑0.159~‑0.025V、腐蚀电流密度4.46×10‑5~1.44×10‑4A/cm2。

Description

一种含铝的铜基块体非晶合金及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种含铝的铜基块体非晶合金及其制备工艺。
背景技术
铜基非晶合金由于马氏体转变的加工硬化、低温塑性、磁性等特殊性能而受到广泛关注。Cu-Zr-Ti合金体系是铜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、强度和硬度高，但其室温脆性和耐腐蚀性能较差，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，本发明采用铝添加改善铜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铝的铜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%的锆、纯度为99.99wt%的铝和纯度为99.99wt%的钛，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的压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为3A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。
本发明一种含铝的铜基块体非晶合金，其特征在于：该铜基块体非晶合金的化学成分为Cu44.9795Zr45.4772Ti9.4953Al0.05、Cu44.955Zr45.4545Ti9.4905Al0.1、Cu44.9325Zr45.4318Ti9.4857Al0.15、Cu44.91Zr45.409Ti9.481Al0.2、Cu44.8875Zr45.3862Ti9.4763Al0.25，其玻璃转变温度为683~713K、开始晶化温度为726~735K、抗压强度为1674~1860MPa、屈服强度为1256~1638MPa、塑性应变为0.5~3.3%、腐蚀电压为-0.159~-0.025V、腐蚀电流密度4.46×10-5~1.44×10-4A/cm2。
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
用天平称取纯铜3.8230g，纯锆5.5590g，纯钛0.6092g和纯铝0.0018g，将称好的铜、铝、锆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683K、开始晶化温度为726K、抗压强度为1674MPa、屈服强度为1256MPa、塑性应变为2.0%、腐蚀电位为-0.025V、腐蚀电流密度4.46×10-5A/cm2。
实施例2
用天平称取纯铜3.8292g，纯锆5.5581g，纯钛0.6091g和纯铝0.0036g，将称好的铜、铝、锆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713K、开始晶化温度为732K、抗压强度为1768MPa、屈服强度为1638MPa、塑性应变为0.5%、腐蚀电位为-0.159V、腐蚀电流密度5.87×10-5A/cm2。
实施例3
用天平称取纯铜3.8285g，纯锆5.5571g，纯钛0.6090g和纯铝0.0054g，将称好的铜、铝、锆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700K、开始晶化温度为735K、抗压强度为1860MPa、屈服强度为1548MPa、塑性应变为1.4%、腐蚀电位为-0.038V、腐蚀电流密度1.44×10-4A/cm2。
实施例4
用天平称取纯铜3.8278g，纯锆5.5561g，纯钛0.6089g和纯铝0.0072g，将称好的铜、铝、锆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690K、开始晶化温度为733K、抗压强度为1818MPa、屈服强度为1380MPa、塑性应变为3.3%、腐蚀电位为-0.069V、腐蚀电流密度1.42×10-4A/cm2。

Claims (2)

1.一种含铝的铜基块体非晶合金，其特征在于:所述块体非晶合金的化学成分为Cu44.9795Zr45.4772Ti9.4953Al0.05、Cu44.955Zr45.4545Ti9.4905Al0.1、Cu44.9325Zr45.4318Ti9.4857Al0.15、Cu44.91Zr45.409Ti9.481Al0.2、Cu44.8875Zr45.3862Ti9.4763Al0.25；包括如下制备步骤：将纯度为99.99wt%的铜、纯度为99.99wt%的锆、纯度为99.99wt%的铝和纯度为99.99wt%的钛，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的压力达到-40Pa，然后在熔炼电流为3A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所述的一种含铝的铜基块体非晶合金，其特征在于：所述非晶合金的玻璃转变温度为683~713K、开始晶化温度为726~735K、抗压强度为1674~1860MPa、屈服强度为1256~1638MPa、塑性应变为0.5~3.3%、腐蚀电压为-0.159~-0.025V、腐蚀电流密度4.46×10-5~1.44×10-4A/cm2。
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孙渊 等: "《Al对Cu-Zr-Ti基块体非晶合金力学性能的影响》", 《特种铸造及有色合金》 *

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