專利名稱：大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種非晶態材料。
背景技術：
大塊非晶合金(Bulk amorphous alloys，也稱塊體金屬玻璃)自九十年代初出現以來，發展十分迅速。現已從早期的鈀(Pd)基和鑭(La)基擴展到鋯基及其他合金系，其中尤以鋯基非晶因玻璃形成能力較強、熱穩定性較好且原材料相對低廉而格外受到重視。目前已發展的鋯基合金成分高達數十種，絕大多數為日、美等發達國家專利所覆蓋。同時除了含鈹(Be)系列的合金成分外其過冷液相區均不大，熱穩定性較差。而含鈹成分因鈹元素巨毒，在生產和使用過程中均會產生一定的危害，限制了大塊非晶合金材料的應用范圍和程度。因此，發展新型、具有大過冷液相區的不含鈹元素的大塊非晶成分是各國科學家竟相追求的目標。

發明內容
本發明提供一種大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料，它比較好地解決了已有不含鈹大塊非晶合金所存在的過冷液相區較小，熱穩定性較差的問題。本發明的多組元大塊非晶合金材料共有以下六個組元Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti，各組元的原子百分比為Zr56～60、Cu18～22、Ni8～10、Al6～10、Hf2～3、Ti2～4。過冷液相區是大塊非晶材料最重要的特征參數之一，其定義為ΔTx＝Tx-Tg，其中Tg為玻璃轉變溫度，Tx為晶化溫度。過冷液相區是合金熱穩定性的量度，可通俗地理解為合金保持為非晶狀態的能力，即合金的過冷液相區越大，非晶合金的熱穩定性越高，在一定條件下抵御晶化、保持非晶狀態的能力越強。進一步而言，大的過冷液相區還有利于合金的后續成型工藝，使之可以在更寬的工藝參數范圍內實現成型加工。本發明的大塊非晶合金材料的過冷液相區大，為144K，遠遠大于其它不含鈹的成份的該項指標，如ZrCnNiAl系的ΔTx僅為106K，是目前除含鈹的該類合金外過冷液相區最大的大塊非晶合金。它具有熱穩定性好、不含有毒元素的優點。本發明的大塊非晶合金材料在性能上具有高硬度、高強度、高彈性和高耐蝕與耐磨性的特點，它適合于航空、航天、電子封裝、微機電系統、高檔體育器材等各領域應用。


圖1是具體實施方式
一中Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2合金與對比成份Zr60Cu2Ni10Al10的DSC曲線。
具體實施例方式
一本實施方式的多組元大塊非晶合金材料的成份為Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2，該成份為本發明的最佳成份點。合金的制備過程是將清洗干凈的純度為99.9％以上的塊狀或條帶狀高純金屬原材料Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti按原子百分比配制。采用精度為十分之一毫克的電子天平進行稱量，以保證合金成分的準確。母合金制備在真空磁控鎢極電弧爐上進行。將配好的原料置于爐內，抽真空至6.3×10-3Pa，充入保護氣體氬氣至0.06MPa，在400～500A電流條件下熔煉50～90s，每個母合金錠反復熔煉四至五次。熔配好的母合金采用真空吸鑄法制備2～4mm厚的板狀樣品。合金的過冷液相區及相關參數在Perkin-Elmer Pyris 1 DSC型差示掃描量熱儀上進行。Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2合金的DSC曲線與對比成份Zr60Cu20Ni10Al10的DSC曲線如圖1所述，其中給出Tx、Tg點，并由此得出Δrx＝Tx-Tg，其中Zr60Cu20Ni10Al10為106K，Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2為144K。
具體實施方式
二本實施方式的多組元大塊非晶合金材料的成份為Zr58Cu19Ni9Al10Hf2Ti2。其制備方法與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式的多組元大塊非晶合金材料的成份為Zr56Cu19NiAl10Hf2Ti4。其制備方法與具體實施方式
一相同。
權利要求
1.大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料，其特征在于該多組元大塊非晶合金材料共有以下六個組元Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti，各組元的原子百分比為Zr56～60、Cu18～22、Ni8～10、Al6～10、Hf2～3、Ti2～4。
2.根據權利要求1所述的大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料，其特征在于多組元大塊非晶合金材料的成份為Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2。
3.根據權利要求1所述的大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料，其特征在于多組元大塊非晶合金材料的成份為Zr58Cu19Ni9Al10Hf2Ti2。
4.根據權利要求1所述的大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料，其特征在于多組元大塊非晶合金材料的成份為Zr56Cu19Ni9Al10Hf2Ti4。
全文摘要
大過冷液相區與高熱穩定性的多組元大塊非晶合金材料，它涉及一種非晶態材料。該多組元大塊非晶合金材料共有以下六個組元Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti，各組元的原子百分比為Zr56～60、Cu18～22、Ni8～10、Al6～10、Hf2～3、Ti2～4。它大大改善了已有不含鈹的大塊非晶合金所存在的過冷液相區較小、熱穩定性較差的問題。本發明的大塊非晶合金材料具有高硬度、高強度、高彈性和高耐蝕與耐磨性的特點，它適合于航空、航天、電子封裝、微機電系統、高檔體育器材等各領域應用。
文檔編號C22C45/00GK1418979SQ0215569
公開日2003年5月21日 申請日期2002年12月17日 優先權日2002年12月17日
發明者孫劍飛, 邢大偉, 沈軍, 王剛 申請人:哈爾濱工業大學