CN116024507A - 一种轻量非晶合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轻量非晶合金，所述非晶合金组成为Ti_aZr_bBe_cNi_dCu_eY_f，其中a、b、c、d、e、f为合金元素的原子比；各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤45，18≤b≤40，15≤c≤40，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。本发明还提供了一种非晶合金的制备工艺。本发明的目的是提供一种轻量化的非晶合金及其制备工艺，旨在解决现有技术中存在的非晶合金密度高和成形能力低的技术问题。

Description

一种轻量非晶合金及其制备方法

技术领域

本发明属于非晶态合金制造技术领域，具体涉及一种轻量非晶合金及其制备方法。

背景技术

非晶态合金与晶态合金一样，都是多组元的合金体系，但是与晶态合金中原子的周期性排列不同，在非晶态合金中，原子的排列不具有长程有序的特点，而仅在单个原子的附近具有一定程度的短程有序。非晶态合金独特的原子排列结构使得它具有显著区别于晶态合金的物理、化学和力学行为，例如具有高强度、高弹性、耐腐蚀、热成型性能好等特点，这使得非晶态合金具有广阔的应用前景。近年来，受益于国内外科研机构和领头企业在非晶合金领域的深耕，已经有许多不同体系的非晶态合金在不同的应用领域得到了大量的使用和认可，尤其是在综合高强度和高弹性的应用领域，非晶合金以优于其他材料的综合性能得以取代常用的工程塑料、铝合金等常用材料。

现有技术中，锆基体系的非晶合金在3C电子领域，以精密构件和支撑构件的形态，已经占有了一定的市场。受限于非晶合金组成以及加工成型工艺，非晶合金材料的使用仍旧不能如同不锈钢、铝合金一样普及，究其原因除了非晶合金是一种仍待开发的新型材料之外，和非晶应用领域中的实际需求有关。非晶合金是一种及其适用于精密型构件的材料，不仅因为其强度和力学性能非常优异，还因为非晶合金材料在成型过程中流动性好、成型温度低，能够利用压铸等常用的热加工方式近终成型。所以非晶合金材料是精密设备中的精密结构件材料的上上之选。然而随着电子科技的不断进步，智能设备等精密设备越来越往小型化、轻薄化发展，现有技术中以锆基为主体的非晶合金密度往往在6.8~7.6g/cm³范围内，与设计端所期望的低密度的要求还存在一定差异。

现有技术中对锆基非晶的轻量型体系开发也是非晶合金体系开发的热门选择，但是以锆基为主体的非晶体系中，很难做到密度低于6.5g/cm³同时还能保证非晶合金的非晶成形能力的体系组分。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻量化的非晶合金，旨在解决现有技术中存在的非晶合金密度高和成形能力低的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种轻量非晶合金，所述非晶合金组成为Ti_aZr_bBe_cNi_dCu_eY_f，其中a、b、c、d、e、f为合金元素的原子比；各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤45，18≤b≤40，15≤c≤40，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。

进一步地，各元素组分的原子百分比取值范围为40≤a≤45，18≤b≤22，15≤c≤19，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。

进一步地，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤35，28≤b≤32，20≤c≤35，6≤d≤8，5≤e≤6，0.5≤f≤1。

进一步地，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤30，18≤b≤22，36≤c≤40，9.5≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。

本发明的发明人采用相对轻质的Ti-Zr-Be三元合金体系作为合金组分设计的基础。Ti-Zr-Be三元合金体系存在熔化后难融合、非晶形成能力低下、熔融冷却后的合金极易脆裂的实际问题，无法用于生产制造。

进一步地，本发明的发明人通过探讨合金组元数与玻璃转化温度、液相温度、约化转变温度、脆值的相关性发现，非晶合金的组元数越高，相对应的约化转变温度越大，而脆值越小，也就是可以认为组元数与玻璃形成能力正相关。但是当组元数过多、合金熔液熵值过高时，会产生组分难以互熔、低密度组分（Be）烧损严重、母合金在熔炼过程中产生的炉渣过多的问题。所以在本发明中，发明人严控所添加的合金组分以及组分数量，利用Ni、Cu元素与Ti-Zr-Be良好的互融特性，且能保证制备得到的非晶合金的强度和韧性，利用Y元素的除氧特性，尽可能消除氧元素在熔炼过程中带来的影响。

同时，本发明中严控组元的选择及原子百分比。从动力学的角度来数，多组元的非晶合金具备堆叠更密集的原子结构，处于更加稳定的状态，在凝固过程中，晶体形核率和生长率受到更大程度的抑制，因此能够论证组元数越大，非晶合金在急速冷却的过程中晶化的困难程度增大，从而表现出更优异的玻璃形成能力。但是从实际的生产制造中，受限于现有冷却技术与制造成本，急速冷却难以在非晶成型制造中批量化推广。为了在非晶形成能力与非晶批量化制造工艺之间做个平衡，选择合适的非晶组分及原子百分比是非常重要的。进一步地，非晶的组元数再大，但如果组元原子尺寸之间无太大差异，那么多组元便和单质或者二元合金体系具备相似的原子结构，这种情况下，增加非晶合金组元没有太大的价值。本发明中的非晶合金组分及组分原子百分比正是在严格控制组元数、组元原子尺寸差异、熔炼工艺难度、批量生产工艺难度之间所采取的最优平衡选择。

优选本发明中的非晶合金的组成及成分，所述非晶合金的组成为Ti25.00Zr40.00Be21.00Ni8.00Cu5.00Y1.00、Ti26.00Zr21.00Be40.00Ni6.00Cu5.00Y2.00、Ti31.00Zr24.50Be32.00Ni7.00Cu5.00Y0.50、Ti34.00Zr34.00Be15.00Ni10.00Cu6.00Y1.00 、Ti36.00Zr30.00Be19.00Ni8.00Cu6.00Y1.00、Ti38.00Zr26.00Be19.00Ni8.00Cu8.00Y1.00、Ti40.00Zr20.00Be21.00Ni9.00Cu8.00Y2.00、 Ti42.00Zr25.00Be18.10Ni8.50Cu5.00Y1.40、Ti44.00Zr21.00Be19.20Ni9.50Cu5.00Y1.30、Ti45.00Zr18.00Be20.20Ni8.00Cu6.80Y2.00、Ti40.00Zr22.00Be19.00Ni10.00Cu8.00Y1.70、Ti40.30Zr21.00Be18.00Ni10.00Cu8.00Y2.00

Ti40.55Zr21.95Be19.00Ni9.50Cu8.00Y1.00、Ti42.20Zr22.00Be18.90Ni8.00Cu8.00Y0.90、Ti42.30Zr22.00Be18.80Ni9.00Cu7.00Y0.90、Ti42.60Zr22.00Be17.60Ni9.00Cu7.00Y1.80、Ti42.00Zr19.70Be18.80Ni10.00Cu8.00Y1.50、Ti42.50Zr22.00Be18.30Ni9.00Cu7.00Y1.20、Ti42.90Zr21.00Be18.00Ni8.50Cu7.60Y2.00、Ti43.30Zr22.00Be15.00Ni10.00Cu8.00Y1.70、Ti43.60Zr21.00Be17.00Ni9.90Cu8.00Y0.50、Ti43.60Zr20.00Be17.10Ni10.00Cu8.00Y1.30、Ti43.80Zr20.50Be16.20Ni10.00Cu8.00Y1.50、Ti44.00Zr22.00Be16.00Ni9.00Cu8.00Y1.00、Ti44.60Zr22.00Be15.80Ni8.60Cu7.00Y2.00、Ti45.00Zr18.00Be18.00Ni10.00Cu8.00Y1.00、Ti25.00Zr32.00Be30.00Ni6.00Cu6.00Y1.00、Ti25.40Zr30.00Be32.00Ni6.10Cu6.00Y0.50、Ti25.80Zr28.00Be34.50Ni6.00Cu5.00Y0.70、Ti26.00Zr31.00Be29.00Ni7.00Cu6.00Y1.00、Ti26.70Zr29.50Be30.60Ni7.20Cu5.00Y1.00、Ti27.40Zr30.00Be30.10Ni6.50Cu5.50Y0.50、Ti27.90Zr31.00Be28.10Ni7.00Cu5.40Y0.60、Ti28.00Zr30.00Be28.20Ni7.20Cu5.60Y1.00、Ti25.30Zr28.00Be35.00Ni6.00Cu5.00Y0.70、Ti29.00Zr30.00Be28.00Ni6.50Cu6.00Y0.50、Ti29.80Zr29.00Be27.10Ni8.00Cu5.30Y0.80、Ti30.00Zr31.00Be25.80Ni7.10Cu5.40Y0.70、Ti30.20Zr30.00Be25.40Ni7.90Cu5.80Y0.70、Ti30.60Zr28.00Be28.20Ni6.80Cu5.90Y0.50、Ti31.00Zr29.50Be27.80Ni6.20Cu5.00Y0.50、Ti33.40Zr28.60Be26.50Ni6.00Cu5.00Y0.50、Ti34.00Zr28.00Be26.40Ni6.00Cu5.10Y0.50、Ti35.00Zr28.00Be25.30Ni6.00Cu5.20Y0.50、Ti25.00Zr22.00Be37.00Ni9.50Cu6.00Y0.50、Ti25.74Zr21.00Be38.00Ni9.50Cu5.00Y0.76、Ti26.03Zr18.50Be40.00Ni9.80Cu5.00Y0.67、Ti26.66Zr19.50Be36.70Ni10.00Cu7.00Y0.14、Ti27.30Zr20.00Be37.50Ni9.60Cu5.50Y0.10、Ti27.50Zr21.00Be36.00Ni9.50Cu5.60Y0.40、Ti28.00Zr18.25Be36.05Ni9.60Cu8.00Y0.10、Ti28.32Zr18.50Be37.20Ni9.80Cu5.50Y0.68、Ti29.28Zr28.20Be37.00Ni9.70Cu5.40Y0.42、Ti29.58Zr18.74Be36.00Ni9.50Cu5.00Y1.18、Ti30.00Zr18.00Be36.50Ni9.60Cu5.00Y0.90中的一种，以上各元素后数字分别为各元素组成在合金中的原子百分比。

本发明中的非晶合金具有良好的成型性能和玻璃形成能力，具有批量化生产的实用价值。本发明中提供的非晶合金，在浇铸成直径为8-10mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于50%；所述非晶合金在浇铸成直径大于5mm、小于等于8mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于70%；所述非晶合金在浇铸成直径小于等于5mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于80%。

本发明中提供的非晶合金，在压铸成厚度大于0.8mm、小于等于1.2mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于50%；所述非晶合金在压铸成厚度大于0.5mm、小于等于0.8mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于70%；所述非晶合金在压铸成厚度小于等于0.5mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于80%。

本发明中提供的非晶合金，所述非晶合金密度小于等于5.6g/cm³。本发明中的非晶合金将合金密度降低至5.6 g/cm³以下，显著降低了非晶合金的密度，同时并未降低其比强度。

本发明中提供的非晶合金，所述非晶合金的形成能力大于等于3mm，具有在精密结构件上的实用价值。

本发明还提供了一种非晶合金的加工方法，包括如下步骤，

按照合金组成为Ti_aZr_bBe_cNi_dCu_eY_f称取原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，其中a、b、c、d、e、f为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤45，18≤b≤40，15≤c≤40，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2；

将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1Pa；

通入惰性气体，在惰性气氛下，以熔炼温度1700-1900℃对合金原料进行熔炼至少3次；

使用浇铸、吸铸、压铸中的任意一种铸造方式进行合金成型；

合金成型的过程中，向成型腔室充入惰性气体使成型腔室压力在1~5秒内提升至10~100Pa，维持该压力至成型工艺完成。

本发明中的非晶合金的加工方法中，首先通过抽真空同惰性气体除氧防止氧化，将原料熔炼均匀后，在成型（冷却）的过程中迅速提升成型的压力，通过压差进一步降低熔炼环境中的氧含量从而进一步减少杂质的生成，同时还能够有助于降温、有效促进非晶态的形成。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，“ a,b,或c中的至少一项（个）”，或，“a,b,和c中的至少一项（个）”，均可以表示：a, b, c, a-b（即a和b）, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。

本发明实施例提供了一系列轻量非晶合金的组分及其制备方法。

本发明实施例中采用的加工方法为如下：

（1）按照合金组成为Ti_aZr_bBe_cNi_dCu_eY_f称取原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，其中a、b、c、d、e、f为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤45，18≤b≤40，15≤c≤40，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。具体原子百分比详见实施例。

（2）将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1Pa；

（3）通入惰性气体，在惰性气氛下，以熔炼温度1700-1900℃对合金原料进行熔炼至少3次；

（4）使用浇铸、吸铸、压铸中的任意一种铸造方式进行合金成型。

具体实施例的制备细节如下：

本发明实施例中的棒状样品熔炼制造设备采用的是非自耗真空电弧熔炼炉，包括真空泵、冷却系统、控制系统、电路系统、熔炼炉体、炉腔，采用铜模吸铸熔炼工艺，分别将不同的合金成分制成直径分别为10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm，长度为100mm的棒状非晶样条。

本发明实施例中条状样品的熔炼设备采用的是发明人所在单位自制的真空成型机，利用样品模具将非晶合金制成厚度分别为1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm，程度为100m的条状样品。

非晶合金按组分选取原料后可先制成母合金，即将配制好的单质元素在真空熔炼炉中熔炼，放置样品时，由上至下的放置顺序依次为Zr、Ti、Be、Y、Cu、Ni，这是依据熔炼过程中熔点及混融的难易程度排列的顺序，以最大程度减少熔炼时样品的挥发量，最大程度减少熔炼后所得到的合金的成分误差。熔炼过程中所使用的惰性气体均为高纯氩气。熔炼过程为2次或者3次，次数太少扩散不充分易导致成分不均匀，次数太多则会发太多引起成分偏差。

实施例1

本实施例提供了一种组成为Ti25.00Zr40.00Be21.00Ni8.00Cu5.00Y1.00的非晶合金。

实施例2

本实施例提供了一种组成为Ti26.00Zr21.00Be40.00Ni6.00Cu5.00Y2.00的非晶合金。

实施例3

本实施例提供了一种组成为Ti31.00Zr24.50Be32.00Ni7.00Cu5.00Y0.50的非晶合金。

实施例4

本实施例提供了一种组成为Ti34.00Zr34.00Be15.00Ni10.00Cu6.00Y1.00的非晶合金。

实施例5

本实施例提供了一种组成为Ti36.00Zr30.00Be19.00Ni8.00Cu6.00Y1.00的非晶合金。

实施例6

本实施例提供了一种组成为Ti38.00Zr26.00Be19.00Ni8.00Cu8.00Y1.00的非晶合金。

实施例7

本实施例提供了一种组成为Ti40.00Zr20.00Be21.00Ni9.00Cu8.00Y2.00的非晶合金。

实施例8

本实施例提供了一种组成为Ti42.00Zr25.00Be18.10Ni8.50Cu5.00Y1.40的非晶合金。

实施例9

本实施例提供了一种组成为Ti44.00Zr21.00Be19.20Ni9.50Cu5.00Y1.30的非晶合金。

实施例10

本实施例提供了一种组成为Ti45.00Zr18.00Be20.20Ni8.00Cu6.80Y2.00的非晶合金。

实施例11

本实施例提供了一种组成Ti40.00Zr22.00Be19.00Ni10.00Cu8.00Y1.70的非晶合金。

实施例12

本实施例提供了一种组成为Ti40.30Zr21.00Be18.00Ni10.00Cu8.00Y2.00的非晶合金。

实施例13

本实施例提供了一种组成为Ti40.55Zr21.95Be19.00Ni9.50Cu8.00Y1.00的非晶合金。

实施例14

本实施例提供了一种组成为Ti42.20Zr22.00Be18.90Ni8.00Cu8.00Y0.90的非晶合金。

实施例15

本实施例提供了一种组成为Ti42.30Zr22.00Be18.80Ni9.00Cu7.00Y0.90的非晶合金。

实施例16

本实施例提供了一种组成为Ti42.60Zr22.00Be17.60Ni9.00Cu7.00Y1.80的非晶合金。

实施例17

本实施例提供了一种组成为Ti42.00Zr19.70Be18.80Ni10.00Cu8.00Y1.50的非晶合金。

实施例18

本实施例提供了一种组成为Ti42.50Zr22.00Be18.30Ni9.00Cu7.00Y1.20的非晶合金。

实施例19

本实施例提供了一种组成为Ti42.90Zr21.00Be18.00Ni8.50Cu7.60Y2.0的非晶合金。

实施例20

本实施例提供了一种组成为Ti43.30Zr22.00Be15.00Ni10.00Cu8.00Y1.70的非晶合金。

实施例21

本实施例提供了一种组成为Ti43.60Zr21.00Be17.00Ni9.90Cu8.00Y0.50的非晶合金。

实施例22

本实施例提供了一种组成为Ti43.60Zr20.00Be17.10Ni10.00Cu8.00Y1.30的非晶合金。

实施例23

本实施例提供了一种组成为Ti43.80Zr20.50Be16.20Ni10.00Cu8.00Y1.50的非晶合金。

实施例24

本实施例提供了一种组成为Ti44.00Zr22.00Be16.00Ni9.00Cu8.00Y1.00的非晶合金。

实施例25

本实施例提供了一种组成为Ti44.60Zr22.00Be15.80Ni8.60Cu7.00Y2.00的非晶合金。

实施例26

本实施例提供了一种组成为Ti45.00Zr18.00Be18.00Ni10.00Cu8.00Y1.00的非晶合金。

实施例27

本实施例提供了一种组成为Ti25.00Zr32.00Be30.00Ni6.00Cu6.00Y1.00的非晶合金。

实施例28

本实施例提供了一种组成为Ti25.40Zr30.00Be32.00Ni6.10Cu6.00Y0.50的非晶合金。

实施例29

本实施例提供了一种组成为Ti25.80Zr28.00Be34.50Ni6.00Cu5.00Y0.70的非晶合金。

实施例30

本实施例提供了一种组成为Ti26.00Zr31.00Be29.00Ni7.00Cu6.00Y1.00的非晶合金。

实施例31

本实施例提供了一种组成为Ti26.70Zr29.50Be30.60Ni7.20Cu5.00Y1.00的非晶合金。

实施例32

本实施例提供了一种组成为Ti27.40Zr30.00Be30.10Ni6.50Cu5.50Y0.50的非晶合金。

实施例33

本实施例提供了一种组成为Ti27.90Zr31.00Be28.10Ni7.00Cu5.40Y0.60的非晶合金。

实施例34

本实施例提供了一种组成为Ti28.00Zr30.00Be28.20Ni7.20Cu5.60Y1.00的非晶合金。

实施例35

本实施例提供了一种组成为Ti25.30Zr28.00Be35.00Ni6.00Cu5.00Y0.70的非晶合金。

实施例36

本实施例提供了一种组成为Ti29.00Zr30.00Be28.00Ni6.50Cu6.00Y0.50的非晶合金。

实施例37

本实施例提供了一种组成为Ti29.80Zr29.00Be27.10Ni8.00Cu5.30Y0.80的非晶合金。

实施例38

本实施例提供了一种组成为Ti30.00Zr31.00Be25.80Ni7.10Cu5.40Y0.70的非晶合金。

实施例39

本实施例提供了一种组成为Ti30.20Zr30.00Be25.40Ni7.90Cu5.80Y0.70的非晶合金。

实施例40

本实施例提供了一种组成为Ti30.60Zr28.00Be28.20Ni6.80Cu5.90Y0.50的非晶合金。

实施例41

本实施例提供了一种组成为Ti31.00Zr29.50Be27.80Ni6.20Cu5.00Y0.50的非晶合金。

实施例42

本实施例提供了一种组成为Ti33.40Zr28.60Be26.50Ni6.00Cu5.00Y0.50的非晶合金。

实施例43

本实施例提供了一种组成为Ti34.00Zr28.00Be26.40Ni6.00Cu5.10Y0.50的非晶合金。

实施例44

本实施例提供了一种组成为Ti35.00Zr28.00Be25.30Ni6.00Cu5.20Y0.50的非晶合金。

实施例45

本实施例提供了一种组成为Ti25.00Zr22.00Be37.00Ni9.50Cu6.00Y0.50的非晶合金。

实施例46

本实施例提供了一种组成为Ti25.74Zr21.00Be38.00Ni9.50Cu5.00Y0.76的非晶合金。

实施例47

本实施例提供了一种组成为Ti26.03Zr18.50Be40.00Ni9.80Cu5.00Y0.67的非晶合金。

实施例48

本实施例提供了一种组成为Ti26.66Zr19.50Be36.70Ni10.00Cu7.00Y0.14的非晶合金。

实施例49

本实施例提供了一种组成为Ti27.30Zr20.00Be37.50Ni9.60Cu5.50Y0.10的非晶合金。

实施例50

本实施例提供了一种组成为Ti27.50Zr21.00Be36.00Ni9.50Cu5.60Y0.40的非晶合金。

实施例51

本实施例提供了一种组成为Ti28.00Zr18.25Be36.05Ni9.60Cu8.00Y0.10的非晶合金。

实施例52

本实施例提供了一种组成为Ti28.32Zr18.50Be37.20Ni9.80Cu5.50Y0.68的非晶合金。

实施例53

本实施例提供了一种组成为Ti29.28Zr28.20Be37.00Ni9.70Cu5.40Y0.42的非晶合金。

实施例54

本实施例提供了一种组成为Ti29.58Zr18.74Be36.00Ni9.50Cu5.00Y1.18的非晶合金。

实施例55

本实施例提供了一种组成为Ti30.00Zr18.00Be36.50Ni9.60Cu5.00Y0.90的非晶合金。

实验例1

经DSC测试和金相显微镜测试，实施例1~55的非晶合金在吸铸成直径为8-10mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于50%。

实施例1~55的非晶合金在吸铸成直径大于5mm、小于等于8mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于70%。

实施例1~55的非晶合金在吸铸成直径小于等于5mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于80%。

制成的样棒若直径大于12mm，样品中非晶态体积含量则呈大幅度降低的趋势，没有作为非晶态材料使用的实用性，所以在本实验例中不讨论该种情况。

实验例2

经DSC测试和金相显微镜测试，实施例1~55的非晶合金在压铸成厚度大于0.8mm、小于等于1.2mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于50%。

实施例1~55的非晶合金在压铸成厚度大于0.5mm、小于等于0.8mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于70%。

实施例1~55的非晶合金在压铸成厚度小于等于0.5mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于80%。

实验例3

对实验例1、2中制备得到的样棒和样条均进行密度测试，测试方法为排水法。

得到的结果为：样棒和样条的密度在5.0至5.6g/cm³范围内。进一步地，控制非晶样品制备过程中样品的孔隙率，得到的铸造样品密度均小于等于5.6g/cm³，且非晶合金的形成能力大于等于3mm。

由上述实施例可以看出，本发明中的轻量非晶合金达到了明显的减小非晶合金密度的技术效果，是一种适用于薄型化、精密小型构件的非晶合金材料，解决了现有技术中的非晶合金材料的形成能力与密度无法达到小型复杂构件轻量化设计的技术问题。本发明中提供的轻量非晶合金的成型加工方法简单、快捷，适合规模化的工业生产。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种轻量非晶合金，其特征在于，所述非晶合金组成为Ti_aZr_bBe_cNi_dCu_eY_f，其中a、b、c、d、e、f为合金元素的原子比；

各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤45，18≤b≤40，15≤c≤40，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。

2.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，各元素组分的原子百分比取值范围为40≤a≤45，18≤b≤22，15≤c≤19，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。

3.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤35，28≤b≤32，20≤c≤35，6≤d≤8，5≤e≤6，0.5≤f≤1。

4.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤30，18≤b≤22，36≤c≤40，9.5≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2。

5.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的组成为Ti25.00Zr40.00Be21.00Ni8.00Cu5.00Y1.00、Ti26.00Zr21.00Be40.00Ni6.00Cu5.00Y2.00、Ti31.00Zr24.50Be32.00Ni7.00Cu5.00Y0.50、Ti34.00Zr34.00Be15.00Ni10.00Cu6.00Y1.00 、Ti36.00Zr30.00Be19.00Ni8.00Cu6.00Y1.00、Ti38.00Zr26.00Be19.00Ni8.00Cu8.00Y1.00、Ti40.00Zr20.00Be21.00Ni9.00Cu8.00Y2.00、 Ti42.00Zr25.00Be18.10Ni8.50Cu5.00Y1.40、Ti44.00Zr21.00Be19.20Ni9.50Cu5.00Y1.30、Ti45.00Zr18.00Be20.20Ni8.00Cu6.80Y2.00、Ti40.00Zr22.00Be19.00Ni10.00Cu8.00Y1.70、Ti40.30Zr21.00Be18.00Ni10.00Cu8.00Y2.00、Ti40.55Zr21.95Be19.00Ni9.50Cu8.00Y1.00、Ti42.20Zr22.00Be18.90Ni8.00Cu8.00Y0.90、Ti42.30Zr22.00Be18.80Ni9.00Cu7.00Y0.90、Ti42.60Zr22.00Be17.60Ni9.00Cu7.00Y1.80、Ti42.00Zr19.70Be18.80Ni10.00Cu8.00Y1.50、Ti42.50Zr22.00Be18.30Ni9.00Cu7.00Y1.20、Ti42.90Zr21.00Be18.00Ni8.50Cu7.60Y2.00、Ti43.30Zr22.00Be15.00Ni10.00Cu8.00Y1.70、Ti43.60Zr21.00Be17.00Ni9.90Cu8.00Y0.50、Ti43.60Zr20.00Be17.10Ni10.00Cu8.00Y1.30、Ti43.80Zr20.50Be16.20Ni10.00Cu8.00Y1.50、Ti44.00Zr22.00Be16.00Ni9.00Cu8.00Y1.00、Ti44.60Zr22.00Be15.80Ni8.60Cu7.00Y2.00、Ti45.00Zr18.00Be18.00Ni10.00Cu8.00Y1.00、Ti25.00Zr32.00Be30.00Ni6.00Cu6.00Y1.00、Ti25.40Zr30.00Be32.00Ni6.10Cu6.00Y0.50、Ti25.80Zr28.00Be34.50Ni6.00Cu5.00Y0.70、Ti26.00Zr31.00Be29.00Ni7.00Cu6.00Y1.00、Ti26.70Zr29.50Be30.60Ni7.20Cu5.00Y1.00、Ti27.40Zr30.00Be30.10Ni6.50Cu5.50Y0.50、Ti27.90Zr31.00Be28.10Ni7.00Cu5.40Y0.60、Ti28.00Zr30.00Be28.20Ni7.20Cu5.60Y1.00、Ti25.30Zr28.00Be35.00Ni6.00Cu5.00Y0.70、Ti29.00Zr30.00Be28.00Ni6.50Cu6.00Y0.50、Ti29.80Zr29.00Be27.10Ni8.00Cu5.30Y0.80、Ti30.00Zr31.00Be25.80Ni7.10Cu5.40Y0.70、Ti30.20Zr30.00Be25.40Ni7.90Cu5.80Y0.70、Ti30.60Zr28.00Be28.20Ni6.80Cu5.90Y0.50、Ti31.00Zr29.50Be27.80Ni6.20Cu5.00Y0.50、Ti33.40Zr28.60Be26.50Ni6.00Cu5.00Y0.50、Ti34.00Zr28.00Be26.40Ni6.00Cu5.10Y0.50、Ti35.00Zr28.00Be25.30Ni6.00Cu5.20Y0.50、Ti25.00Zr22.00Be37.00Ni9.50Cu6.00Y0.50、Ti25.74Zr21.00Be38.00Ni9.50Cu5.00Y0.76、Ti26.03Zr18.50Be40.00Ni9.80Cu5.00Y0.67、Ti26.66Zr19.50Be36.70Ni10.00Cu7.00Y0.14、Ti27.30Zr20.00Be37.50Ni9.60Cu5.50Y0.10、Ti27.50Zr21.00Be36.00Ni9.50Cu5.60Y0.40、Ti28.00Zr18.25Be36.05Ni9.60Cu8.00Y0.10、Ti28.32Zr18.50Be37.20Ni9.80Cu5.50Y0.68、Ti29.28Zr28.20Be37.00Ni9.70Cu5.40Y0.42、Ti29.58Zr18.74Be36.00Ni9.50Cu5.00Y1.18、Ti30.00Zr18.00Be36.50Ni9.60Cu5.00Y0.90中的一种，以上各元素后数字分别为各元素组成在合金中的原子百分比。

6.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金在浇铸成直径为8-10mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于50%；

所述非晶合金在浇铸成直径大于5mm、小于等于8mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于70%；

所述非晶合金在浇铸成直径小于等于5mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于80%。

7.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金在压铸成厚度大于0.8mm、小于等于1.2mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于50%；

所述非晶合金在压铸成厚度大于0.5mm、小于等于0.8mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于70%；

所述非晶合金在压铸成厚度小于等于0.5mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于80%。

8.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金密度小于等于5.6g/cm³。

9.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的形成能力大于等于3mm。

10.非晶合金的加工方法，其特征在于，包括如下步骤，

按照合金组成为Ti_aZr_bBe_cNi_dCu_eY_f称取原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，其中a、b、c、d、e、f为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为25≤a≤45，18≤b≤40，15≤c≤40，6≤d≤10，5≤e≤8，0.1≤f≤2；

将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1Pa；

通入惰性气体，在惰性气氛下，以熔炼温度1700-1900℃对合金原料进行熔炼至少3次；

使用浇铸、吸铸、压铸中的任意一种铸造方式进行合金成型；

合金成型的过程中，向成型腔室充入惰性气体使成型腔室压力在1~5秒内提升至10~100Pa，维持该压力至成型工艺完成。