CN108893688A - 一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金，按原子百分比计，非晶合金的成分包括有：Zr 50.8‑63％，Cu 18‑46％，Ni 1.5‑12.5％，Al 4‑15％，Ag 0.01‑5％，Y 0.01‑5％，Nb 0.1‑6%。本发明中，在已经建立的Zr‑Cu‑Ni‑Al‑Ag‑Y合金的基础上，添加Nb元素，使得该非晶合金的耐腐蚀性能得到明显提升；在低真空条件下，氧含量较低的情况下即可形成非晶态，非晶形成条件不苛刻，成本低，可制造能力优秀；该非晶合金的热力学参数和压缩断裂强度与Zr‑Cu‑Ni‑Al‑Ag‑Y合金相差不大，可以在一定程度上代替现有的Zr‑Cu‑Ni‑Al‑Ag‑Y合金。

Description

一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及Zr基块状非晶合金技术领域，具体涉及一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金及其制备方法。
背景技术
块状非晶合金由于其诸多的优异性能而受到了研究者的很大关注，近年来，在商业化过程中也取得了长足的进步，一方面是开发了系列满足商业化生产需求的合金成分。此外，建立了满足批量化生产的制备技术和设备，从而在消费电子领域、汽车和航空航天等领域取得了一定的应用。目前，满足商业化生产的块状非晶合金成分为Zr基合金成分，而Fe基合金成分作为磁性功能材料和耐磨涂层材料也受到了广泛关注和成功应用。
Zr基合金成分主要包括Zr-Ti-Cu-Ni-Be和Zr- Cu-Ni-Al两种合金体系。前期通过向Zr- Cu-Ni-Al合金中引入Y和Ag元素，制得Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y合金。该合金的可制造能力优秀，但是该合金的耐腐蚀不能满足苛刻条件下的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是根据上述现有技术的不足，提供一种Zr基块状非晶合金及其制备方法，该非晶合金非晶形成条件不苛刻、低成本、并具有良好抗腐蚀性。
本发明的技术方案如下：
一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金，按原子百分比计，非晶合金的成分包括有：Zr50.8-63％，Cu 18-46％，Ni 1.5-12.5％，Al 4-15％，Ag 0.01-5％，Y 0.01-5％，Nb 0.1-6%。
进一步地，所述非晶合金的特征热力学参数如下：玻璃转变温度Tg：420-425℃，过冷液相区ΔT=53-86℃，初始熔化温度Tm=717-737℃，能够形成直径≧3mm的非晶合金棒材。
进一步地，所述非晶合金的力学性能指标为：压缩断裂强度：1.6-1.8 GPa。
如上所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）以金属Zr、Cu、Ni、Al、Ag、Y和Nb为原料，在惰性气体保护下对原料进行加热熔炼，得到母合金锭；
（2）通过真空喷铸设备，将母合金锭重融后用惰性气体吹入金属模具中，冷却脱模后得到所述非晶合金。
进一步地，所述原料的纯度为工业纯或者试剂纯。
进一步地，金属 Zr为海绵锆。
进一步地，所述惰性气体为氩气，加热熔炼的方法为电弧加热或感应加热。
进一步地，步骤（1）后，对所述母合金锭进行翻炼，翻炼次数至少四次。
进一步地，步骤（2）中，所述金属模具为铜模具，所述金属模具的成型腔为棒材结构且直径≧3mm。
进一步地，步骤（2）中，真空喷铸温度为1000℃，真空喷铸真空度为10-2Pa。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：（1）在已经建立的Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y合金的基础上，添加Nb元素，使得该非晶合金的耐腐蚀性能得到明显提升；（2）在低真空条件下，氧含量较低的情况下即可形成非晶态，非晶形成条件不苛刻，成本低，可制造能力优秀；（3）该非晶合金的热力学参数和压缩断裂强度与Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y合金相差不大，可以在一定程度上代替现有的Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y合金。
附图说明
图1为对比例、实施例1、实施例2以及实施例3的 XRD衍射图谱。
图2 为对比例、实施例1、实施例2以及实施例3的 低温DSC曲线。
图3 为对比例、实施例1、实施例2以及实施例3的 高温DSC曲线。
图4为对比例、实施例1、实施例2以及实施例3的压缩曲线。
图5为对比例、实施例1、实施例2以及实施例3腐蚀速率随浸泡时间的变化。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
对比例：非晶合金的成分为（at.%）：Zr51.3Al10Ni6Cu31.8Ag0.1Y0.8。
对比例采用以纯度为工业纯的金属Zr、Cu、Ni、Al、Ag、和Y为原料，在氩气保护下对原料进行加热熔炼，得到母合金锭。为了保证所炼合金锭均匀，对母合金锭翻炼至少四次。通过真空喷铸设备，将母合金锭重融后用氩气吹入金属模具中，冷却脱模后得到所述非晶合金。其中，金属模具为铜模具，金属模具的成型腔为棒材结构且直径为3mm，真空喷铸温度为1000℃，真空喷铸真空度为10-2Pa，脱模后得到直径为3mm的非晶合金棒材。
如图1所示，X射线衍射结果显示，该对比例提供的非晶合金棒材为单一的纯非晶结构。如图2-3所示，该非晶合金的玻璃转变温度Tg：420.7℃，过冷液相区ΔT=79.2℃，初始熔化温度Tm=737.1℃。如图4所示，压缩断裂强度约为1.80 GPa。
由该非晶合金棒材制得1cm×1cm，厚度约为50μm的非晶薄片，采用3mol/L的HCl溶液对该非晶薄片进行浸泡，实行浸泡式失重法腐蚀测试。如图5所示，未添加Nb的对比例，其腐蚀速率随着时间急剧上升，最高达到0.072 mg cm-2h-1，并在浸泡36 h后发生脆断裂解。
实施例1：非晶合金的成分为（at.%）：（Zr51.3Al10Ni6Cu31.8Ag0.1Y0.8）98Nb2。
实施例1采用以纯度为工业纯的金属Zr、Cu、Ni、Al、Ag、Y和Nb为原料，在氩气保护下对原料进行加热熔炼，得到母合金锭。为了保证所炼合金锭均匀，对母合金锭翻炼至少四次。通过真空喷铸设备，将母合金锭重融后用氩气吹入金属模具中，冷却脱模后得到所述非晶合金。其中，金属模具为铜模具，金属模具的成型腔为棒材结构且直径为3mm，真空喷铸温度为1000℃，真空喷铸真空度为10-2Pa，脱模后得到直径为3mm的非晶合金棒材。
如图1所示，X射线衍射结果显示，该实施例1提供的非晶合金棒材为单一的纯非晶结构。如图2-3所示，该非晶合金的玻璃转变温度Tg：422.3℃，过冷液相区ΔT=86℃，初始熔化温度Tm=716.8℃。如图4所示，压缩断裂强度约为1.75 GPa。
由该非晶合金棒材制得1cm×1cm，厚度约为50μm的非晶薄片，采用3mol/L的HCl溶液对该非晶薄片进行浸泡，实行浸泡式失重法腐蚀测试。如图5所示，在浸泡36 h后，实施例1腐蚀速率维持在0.02 mg cm-2h-1。
实施例2：与实施例1相比，实施例2的不同点为：实施例2中非晶合金的成分为（Zr51.3Al10Ni6Cu31.8Ag0.1Y0.8）96Nb4。
如图1所示，X射线衍射结果显示，该实施例2提供的非晶合金棒材为单一的纯非晶结构。如图2-3所示，该非晶合金的玻璃转变温度Tg：422.7℃，过冷液相区ΔT=59.9℃，初始熔化温度Tm=724.0℃。如图4所示，压缩断裂强度约为1.70 GPa。
如图5所示，实施例2的腐蚀速率随着浸泡时间不断下降，降低至0.002 mg cm-2 h-1左右。
实施例3：与实施例1相比，实施例3的不同点为：实施例3中非晶合金的成分为（Zr51.3Al10Ni6Cu31.8Ag0.1Y0.8）94Nb6。
如图1所示，X射线衍射结果显示，该实施例3提供的非晶合金棒材为单一的纯非晶结构。如图2-3所示，该非晶合金的玻璃转变温度Tg：423.2℃，过冷液相区ΔT=53.3℃，初始熔化温度Tm=724.4℃。如图4所示，压缩断裂强度约为1.62GPa。
如图5所示，实施例3的腐蚀速率随着浸泡时间不断下降，降低至0.002 mg cm-2 h-1左右。
由此可得以下结论：
（1）如图5所示，对比例与实施例1、实施例2、实施例3的腐蚀速率相比可得，在添加了Nb元素后，使得非晶合金的耐腐蚀性能得到明显提升。
（2）如图5所示，实施例1、实施例2、实施例3的腐蚀速率相比，Nb元素含量为4%时，耐腐蚀性能最优秀。
（3）如图2-4所示，对比例与实施例1、实施例2、实施例3相比，其的热力学参数和压缩断裂强度相差不大，即本发明提供的非晶合金可以在一定程度上代替现有的Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y合金。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金，其特征在于，按原子百分比计，非晶合金的成分包括有：Zr 50.8-63％，Cu 18-46％，Ni 1.5-12.5％，Al 4-15％，Ag 0.01-5％，Y 0.01-5％，Nb 0.1-6%。
2.根据权利要求1所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的特征热力学参数如下：玻璃转变温度Tg：420-425℃，过冷液相区ΔT=53-86℃，初始熔化温度Tm=717-737℃，能够形成直径≧3mm的非晶合金棒材。
3.根据权利要求1所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的力学性能指标为：压缩断裂强度：1.6-1.8 GPa。
4.如权利要求1-3任意一项所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以金属Zr、Cu、Ni、Al、Ag、Y和Nb为原料，在惰性气体保护下对原料进行加热熔炼，得到母合金锭；
（2）通过真空喷铸设备，将母合金锭重融后用惰性气体吹入金属模具中，冷却脱模后得到所述非晶合金。
5.根据权利要求4所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，所述原料的纯度为工业纯或者试剂纯。
6.根据权利要求4所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，金属 Zr为海绵锆。
7.根据权利要求4所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气，加热熔炼的方法为电弧加热或感应加热。
8.根据权利要求4所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，步骤（1）后，对所述母合金锭进行翻炼，翻炼次数至少四次。
9.根据权利要求4所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述金属模具为铜模具，所述金属模具的成型腔为棒材结构且直径≧3mm。
10.根据权利要求4所述一种耐腐蚀性的Zr基块状非晶合金的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，真空喷铸温度为1000℃，真空喷铸真空度为10-2Pa。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109468548A (zh) * 2019-01-04 2019-03-15 盘星新型合金材料(常州)有限公司 一种宽过冷液相区锆基非晶合金
CN110157996A (zh) * 2019-05-10 2019-08-23 河北工业大学 一种新型耐蚀锆基合金及其制备方法
CN110331348A (zh) * 2019-05-30 2019-10-15 深圳大学 非晶合金材料、非晶合金柔轮及其制作方法
CN114045447A (zh) * 2021-11-10 2022-02-15 中国科学院金属研究所 一种生物相容性优异的无镍Zr基块状非晶合金及其制备方法和应用
CN115961220A (zh) * 2022-11-04 2023-04-14 江苏科技大学 一种Ti元素微合金化复合电化学阴极充氢处理提高Zr基非晶合金耐点蚀性能的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101314838A (zh) * 2007-05-30 2008-12-03 中国科学院金属研究所 拥有较高非晶形成能力的Zr-Cu-Ni-Al-Ag合金及制备方法
CN101619425A (zh) * 2009-07-28 2010-01-06 北京科技大学 一种高锆含量的Zr-Cu-Ni-Al-Nb大块非晶合金
CN102031463A (zh) * 2010-12-21 2011-04-27 哈尔滨工业大学 一种具有室温塑性的锆基非晶合金的制备方法
CN102071370A (zh) * 2011-01-11 2011-05-25 大连理工大学 强耐蚀Zr-Al-Ni-Nb块体非晶合金
CN103556085A (zh) * 2013-10-30 2014-02-05 北京科技大学 Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金及制备方法
CN104032240A (zh) * 2014-03-05 2014-09-10 中国科学院金属研究所 一种Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y块状非晶合金及其制备方法和应用
US20140332631A1 (en) * 2009-01-29 2014-11-13 The Boeing Company Amorphous metal riblets
CN106567015A (zh) * 2016-11-21 2017-04-19 中国科学院金属研究所 一种CuZr基块状非晶合金及其制备方法和应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101314838A (zh) * 2007-05-30 2008-12-03 中国科学院金属研究所 拥有较高非晶形成能力的Zr-Cu-Ni-Al-Ag合金及制备方法
US20140332631A1 (en) * 2009-01-29 2014-11-13 The Boeing Company Amorphous metal riblets
CN101619425A (zh) * 2009-07-28 2010-01-06 北京科技大学 一种高锆含量的Zr-Cu-Ni-Al-Nb大块非晶合金
CN102031463A (zh) * 2010-12-21 2011-04-27 哈尔滨工业大学 一种具有室温塑性的锆基非晶合金的制备方法
CN102071370A (zh) * 2011-01-11 2011-05-25 大连理工大学 强耐蚀Zr-Al-Ni-Nb块体非晶合金
CN103556085A (zh) * 2013-10-30 2014-02-05 北京科技大学 Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金及制备方法
CN104032240A (zh) * 2014-03-05 2014-09-10 中国科学院金属研究所 一种Zr-Cu-Ni-Al-Ag-Y块状非晶合金及其制备方法和应用
CN106567015A (zh) * 2016-11-21 2017-04-19 中国科学院金属研究所 一种CuZr基块状非晶合金及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHUJIE PANG等: "Corrosion Behavior of Zr-（Nb）-Al-Ni-Cu Glassy Alloys", 《MATERIALS TRANSACTIONS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109468548A (zh) * 2019-01-04 2019-03-15 盘星新型合金材料(常州)有限公司 一种宽过冷液相区锆基非晶合金
CN110157996A (zh) * 2019-05-10 2019-08-23 河北工业大学 一种新型耐蚀锆基合金及其制备方法
CN110331348A (zh) * 2019-05-30 2019-10-15 深圳大学 非晶合金材料、非晶合金柔轮及其制作方法
CN114045447A (zh) * 2021-11-10 2022-02-15 中国科学院金属研究所 一种生物相容性优异的无镍Zr基块状非晶合金及其制备方法和应用
CN115961220A (zh) * 2022-11-04 2023-04-14 江苏科技大学 一种Ti元素微合金化复合电化学阴极充氢处理提高Zr基非晶合金耐点蚀性能的方法
CN115961220B (zh) * 2022-11-04 2023-10-27 江苏科技大学 一种Ti元素微合金化复合电化学阴极充氢处理提高Zr基非晶合金耐点蚀性能的方法

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