CN1814850B - 一种块体钛基非晶合金 - Google Patents

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Abstract

本发明为非晶态合金领域，它提供了一种钛基块体非晶态合金，其化学成分(原子个数％)为：TE1(a)TL1(b)TE2(c)TL2(d)。TE1＝Ti；TL1＝Cu；TE2＝Zr；TL2＝Fe，Co，Pd，Pt，Ir；45≤a≤50，45≤b≤47.5，2.5≤c≤7.5，1.5≤d≤5；本发明的生产方法是先用真空电弧炉熔炼母合金，然后将母合金置于快速凝固装置的感应炉中熔化，熔化后喷铸到铜模中形成非晶态合金棒。这些合金不仅具有较高的非晶形成能力，较高的钛含量，较低的密度，合金成分简单，不含有毒元素，又同时具有高强度，高韧性以及耐蚀性，易于生产，可广泛应用于结构材料、生物材料、医疗器械等方面。

Description

一种块体钛基非晶合金
技术领域
本发明涉及一种主要应用于结构材料、生物材料、医疗器械的新型块体钛基非晶合金。
背景技术
块体Ti基非晶合金由于具有较高的断裂强度，较低的密度，优良的耐腐蚀性能和较低的成本在结构材料和生物材料方面有广阔的应用前景，因此受到人们广泛的关注和研究。虽然，人们已经在Ti-Cu-Ni-Zr-Sn、Ti-Cu-Ni-Si-B、Ti-Cu-Zr-Ni、Ti-Cu-Ni-Zr-Be、Ti-Cu-Zr-Ni-Al-Si-B、Ti-Cu-Zr-Ni-Hf-Si等合金系发现了块状Ti基非晶合金，但是它们都有一定的缺点，有的钛含量较低，有的合金中含有剧毒元素(Be)或对人身体有害的元素(Ni)，有的合金成分过于复杂，使其应用范围受到了限制。所以找到一种含钛量较高、成分简单、不含有镍和铍元素的Ti基非晶合金有重要的实际意义。
发明内容
本发明要解决的问题是：克服现有块体Ti基非晶合金的不足，提供一种钛含量较高，成分简单，不含有毒元素，又同时具有高强度和高韧性一种块体Ti基非晶合金。
本发明的技术解决方案是：一种块体Ti基非晶合金，其具体的化学成分(原子个数％)为：
TE1(a)TL1(b)TE2(c)TL2(d)
其中，TE1＝Ti；
TL1＝Cu；
TE2＝Zr；
TL2＝Fe，Co，Pd，Pt，Ir；
a：45-50，b：45-47.5，c：2.5-7.5，d：1.5-5。
上面所述Ti基非晶合金具有较高的压缩断裂强度＞2000MPa和较好的韧性；所形成的块体非晶合金的最小尺寸大于1mm。
本发明的生产方法与现有技术基本相似，首先用真空电弧炉冶炼母合金，然后将母合金置于快速凝固装置的感应炉中熔化，熔化后喷铸到铜模中形成非晶态合金棒。
本发明与现有技术相比的主要优点在于：本发明钛含量较高，密度较低，合金成分简单，不含有毒元素，又同时具有高强度，高韧性以及耐蚀性，所形成非晶态合金的最小尺寸为1mm以上，而且其生产工艺简单易行，可广泛应用于结构材料、生物材料、医疗器械等方面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围和实施方式并不仅限于下列实施例，应包括权利要求书和说明书中叙述的全部内容。
实施例
根据本发明所述的合金的化学成分及其配比，冶炼了25炉非晶态合金。首先根据化学成分配比进行配料，然后在真空电弧炉里制成母合金，将母合金置于快速凝固装置的感应炉中使其熔化，熔化后喷铸到铜模中形成非晶态合金棒，最后测试其力学性能。
表1为实施例非晶态合金的化学成分；表2为实施例非晶态合金的热力学性能；表3为实施例所浇铸的部分非晶态合金棒的力学性能。
表1实施例非晶态合金的化学成分
Figure G2006100114582D00031
表2为实施例非晶态合金的热力学性能及临界尺寸；
  合金成分   T<sub>g</sub>/K   T<sub>x</sub>/K   ΔT<sub>x</sub>/K   T<sub>l</sub>/K   T<sub>rg</sub>   D<sub>max</sub>/mm
  Ti<sub>45</sub>Cu<sub>45</sub>Zr<sub>7.5</sub>Fe<sub>2.5</sub>   659   687   28   1197   0.551   2
  合金成分   T<sub>g</sub>/K   T<sub>x</sub>/K   ΔT<sub>x</sub>/K   T<sub>l</sub>/K   T<sub>rg</sub>   D<sub>max</sub>/mm
  Ti<sub>46.25</sub>Cu<sub>46.25</sub>Zr<sub>5</sub>Fe<sub>2.5</sub>   663   691   28   1217   0.545   2
  Ti<sub>45</sub>Cu<sub>45</sub>Zr<sub>7.5</sub>Co<sub>2.5</sub>   656   687   31   1197   0.548   2
  Ti<sub>46.25</sub>Cu<sub>46.25</sub>Zr<sub>5</sub>Co<sub>2.5</sub>   655   685   30   1217   0.538   2
  Ti<sub>47.5</sub>Cu<sub>47.5</sub>Zr<sub>2.5</sub>Co<sub>2.5</sub>   654   685   31   1236   0.529   2
  Ti<sub>46.25</sub>Cu<sub>46.25</sub>Zr<sub>5</sub>Pd<sub>2.5</sub>   662   688   26   1236   0.536   1
  Ti<sub>46.25</sub>Cu<sub>46.25</sub>Zr<sub>5</sub>Pt<sub>2.5</sub>   668   691   23   1225   0.545   1
  Ti<sub>46.25</sub>Cu<sub>46.25</sub>Zr<sub>5</sub>Ir<sub>2.5</sub>   663   690   27   1223   0.542   1
表3实施例所浇铸的部分非晶态合金棒的力学性能
  合金成分   压缩断裂强度(MPa)
  Ti46.25Cu46.25Zr5Fe2.5   2175
  Ti46.25Cu46.25Zr5Co2.5   2060

Claims (3)

1.一种块体钛基非晶合金，其特征在于：化学成分及原子百分数为：
TE1(a)TL1(b)TE2(c)TL2(d)
其中，TE1＝Ti；
TL1＝Cu；
TE2＝Zr；
TL2＝Pd；
a：45-50，b：45-47.5，c：2.5-7.5，d：1.5-5；
2.根据权利要求1所述的块体钛基非晶合金，其特征在于：所述的TE1(a)TL1(b)TE2(c)TL2(d)合金的压缩断裂强度＞2000MPa。
3.根据权利要求1所述的块体钛基非晶合金，其特征在于：所述的TE1(a)TL1(b)TE2(c)TL2(d)形成非晶态合金的最小尺寸大于1mm。
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