专利名称：大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非晶态材料。
背景技术：
大块非晶合金(Bulk amorphous alloys，也称块体金属玻璃)自九十年代初出现以来，发展十分迅速。现已从早期的钯(Pd)基和镧(La)基扩展到锆基及其他合金系，其中尤以锆基非晶因玻璃形成能力较强、热稳定性较好且原材料相对低廉而格外受到重视。目前已发展的锆基合金成分高达数十种，绝大多数为日、美等发达国家专利所覆盖。同时除了含铍(Be)系列的合金成分外其过冷液相区均不大，热稳定性较差。而含铍成分因铍元素巨毒，在生产和使用过程中均会产生一定的危害，限制了大块非晶合金材料的应用范围和程度。因此，发展新型、具有大过冷液相区的不含铍元素的大块非晶成分是各国科学家竟相追求的目标。
发明内容
本发明提供一种大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料，它比较好地解决了已有不含铍大块非晶合金所存在的过冷液相区较小，热稳定性较差的问题。本发明的多组元大块非晶合金材料共有以下六个组元Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti，各组元的原子百分比为Zr56～60、Cu18～22、Ni8～10、Al6～10、Hf2～3、Ti2～4。过冷液相区是大块非晶材料最重要的特征参数之一，其定义为ΔTx＝Tx-Tg，其中Tg为玻璃转变温度，Tx为晶化温度。过冷液相区是合金热稳定性的量度，可通俗地理解为合金保持为非晶状态的能力，即合金的过冷液相区越大，非晶合金的热稳定性越高，在一定条件下抵御晶化、保持非晶状态的能力越强。进一步而言，大的过冷液相区还有利于合金的后续成型工艺，使之可以在更宽的工艺参数范围内实现成型加工。本发明的大块非晶合金材料的过冷液相区大，为144K，远远大于其它不含铍的成份的该项指标，如ZrCnNiAl系的ΔTx仅为106K，是目前除含铍的该类合金外过冷液相区最大的大块非晶合金。它具有热稳定性好、不含有毒元素的优点。本发明的大块非晶合金材料在性能上具有高硬度、高强度、高弹性和高耐蚀与耐磨性的特点，它适合于航空、航天、电子封装、微机电系统、高档体育器材等各领域应用。
图1是具体实施方式
一中Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2合金与对比成份Zr60Cu2Ni10Al10的DSC曲线。
具体实施例方式
一本实施方式的多组元大块非晶合金材料的成份为Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2，该成份为本发明的最佳成份点。合金的制备过程是将清洗干净的纯度为99.9％以上的块状或条带状高纯金属原材料Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti按原子百分比配制。采用精度为十分之一毫克的电子天平进行称量，以保证合金成分的准确。母合金制备在真空磁控钨极电弧炉上进行。将配好的原料置于炉内，抽真空至6.3×10-3Pa，充入保护气体氩气至0.06MPa，在400～500A电流条件下熔炼50～90s，每个母合金锭反复熔炼四至五次。熔配好的母合金采用真空吸铸法制备2～4mm厚的板状样品。合金的过冷液相区及相关参数在Perkin-Elmer Pyris 1 DSC型差示扫描量热仪上进行。Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2合金的DSC曲线与对比成份Zr60Cu20Ni10Al10的DSC曲线如图1所述，其中给出Tx、Tg点，并由此得出Δrx＝Tx-Tg，其中Zr60Cu20Ni10Al10为106K，Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2为144K。
具体实施方式
二本实施方式的多组元大块非晶合金材料的成份为Zr58Cu19Ni9Al10Hf2Ti2。其制备方法与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式的多组元大块非晶合金材料的成份为Zr56Cu19NiAl10Hf2Ti4。其制备方法与具体实施方式
一相同。
权利要求
1.大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料，其特征在于该多组元大块非晶合金材料共有以下六个组元Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti，各组元的原子百分比为Zr56～60、Cu18～22、Ni8～10、Al6～10、Hf2～3、Ti2～4。
2.根据权利要求1所述的大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料，其特征在于多组元大块非晶合金材料的成份为Zr60Cu20Ni8Al7Hf3Ti2。
3.根据权利要求1所述的大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料，其特征在于多组元大块非晶合金材料的成份为Zr58Cu19Ni9Al10Hf2Ti2。
4.根据权利要求1所述的大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料，其特征在于多组元大块非晶合金材料的成份为Zr56Cu19Ni9Al10Hf2Ti4。
全文摘要
大过冷液相区与高热稳定性的多组元大块非晶合金材料，它涉及一种非晶态材料。该多组元大块非晶合金材料共有以下六个组元Zr、Cu、Ni、Al、Hf、Ti，各组元的原子百分比为Zr56～60、Cu18～22、Ni8～10、Al6～10、Hf2～3、Ti2～4。它大大改善了已有不含铍的大块非晶合金所存在的过冷液相区较小、热稳定性较差的问题。本发明的大块非晶合金材料具有高硬度、高强度、高弹性和高耐蚀与耐磨性的特点，它适合于航空、航天、电子封装、微机电系统、高档体育器材等各领域应用。
文档编号C22C45/00GK1418979SQ0215569
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月17日 优先权日2002年12月17日
发明者孙剑飞, 邢大伟, 沈军, 王刚 申请人:哈尔滨工业大学