CN107964639A - 一种含碳和铁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，公开了一种含碳和铁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、镍、锆、铝和碳含量6wt%的铁碳合金，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。该块体非晶合金的化学成分为Zr52.947Al11.5884Ni11.6883Cu23.6763Fe0.077C0.023、Zr52.894Al11.5768Ni11.6766Cu23.6526Fe0.154C0.046、Zr52.841Al11.5652Ni11.6649Cu23.6289Fe0.231C0.069、Zr52.788Al11.5536Ni11.6532Cu23.6052Fe0.308C0.092、Zr52.735Al11.542Ni11.6415Cu23.5815Fe0.385C0.105，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、腐蚀电位为‑0.24~‑0.26V。
Description
技术领域
本发明涉及一种含碳和铁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，本发明采用铁和碳联合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碳和铁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：该锆基块体非晶合金的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：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。
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Zr52.947Al11.5884Ni11.6883Cu23.6763Fe0.077C0.023、Zr52.894Al11.5768Ni11.6766Cu23.6526Fe0.154C0.046、Zr52.841Al11.5652Ni11.6649Cu23.6289Fe0.231C0.069、Zr52.788Al11.5536Ni11.6532Cu23.6052Fe0.308C0.092、Zr52.735Al11.542Ni11.6415Cu23.5815Fe0.385C0.105，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、腐蚀电位为-0.26~-0.24V。
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6.5824g，纯铝0.4261g，纯镍0.9349g，纯铜2.0504g和铁碳合金0.0063g，将称好的铜、铝、锆、镍和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745.1K、开始晶化温度为792.2K、抗压强度为1783.8MPa、屈服强度为1633.4MPa、塑性应变为0.39%、硬度为49.0HRC、腐蚀电位为-0.26V。
实施例2
用天平称取纯锆6.5783g，纯铝0.4258g，纯镍0.9343g，纯铜2.0491g和铁碳合金0.0125g，将称好的铜、铝、锆、镍和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743.7K、开始晶化温度为788.1K、抗压强度为1891.4MPa、屈服强度为1699.5MPa、塑性应变为0.41%、硬度为50.0HRC、腐蚀电位为-0.26V。
实施例3
用天平称取纯锆6.5742g，纯铝0.4256g，纯镍0.9337g，纯铜2.0478g和铁碳合金0.0187g，将称好的铜、铝、锆、镍和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743.0K、开始晶化温度为802.3K、抗压强度为2100.2MPa、屈服强度为1762.9MPa、塑性应变为1.68%、硬度为50.1HRC、腐蚀电位为-0.24V。
实施例4
用天平称取纯锆6.5660g，纯铝0.4251g，纯镍0.9325g，纯铜2.0453g和铁碳合金0.0311g，将称好的铜、铝、锆、镍和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749.4K、开始晶化温度为796.4K、抗压强度为2050.2MPa、屈服强度为1721.8MPa、塑性应变为1.36%、硬度为48.6HRC、腐蚀电位为-0.25V。
Claims (2)
1.一种含碳和铁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Zr52.947Al11.5884Ni11.6883Cu23.6763Fe0.077C0.023、Zr52.894Al11.5768Ni11.6766Cu23.6526Fe0.154C0.046、Zr52.841Al11.5652Ni11.6649Cu23.6289Fe0.231C0.069、Zr52.788Al11.5536Ni11.6532Cu23.6052Fe0.308C0.092、Zr52.735Al11.542Ni11.6415Cu23.5815Fe0.385C0.105；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、腐蚀电位为-0.24~-0.26V。
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Application publication date: 20180427 Assignee: YUEYANG KODER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: HUNAN INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2023980047577 Denomination of invention: A zirconium based bulk amorphous alloy containing carbon and iron and its preparation process Granted publication date: 20200619 License type: Common License Record date: 20231122 |