提高強度和塑性的內生相鈦基非晶複合材料及製備方法

2023-06-20 14:36:11

提高強度和塑性的內生相鈦基非晶複合材料及製備方法
【專利摘要】本發明涉及非晶複合材料領域，為一種提高強度和塑性的內生相鈦基非晶複合材料及製備方法。該材料由下列元素按原子比配比組成：Ti44.55Zr21.78Nb9.9Cu7.92Be14.85Ag1(at％)。製備方法為：進行原料的配製、製備母合金錠、用銅模噴鑄法製備內生相鈦基非晶複合材料：1)將石英管一端磨成大小合適的圓孔，將製備得到的母合金錠切割成立方塊，並放入到石英管中；2)將石英管固定在腔體內感應線圈內；3)對腔體抽真空後充入惰性保護氣體；4)通過感應線圈將石英管內的合金塊融化後，噴鑄到銅模中，得到內生相鈦基非晶複合材料。本發明製備方法簡單、操作方便，能獲得大尺寸塊體鈦基非晶複合材料，具有良好的應用價值。
【專利說明】提高強度和塑性的內生相鈦基非晶複合材料及製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及內生相鈦基非晶複合材料領域，具體為一種提高強度和塑性的內生相 鈦基非晶複合材料及製備方法。

【背景技術】
[0002] 鈦基非晶合金密度較低，成本相對低廉，具有高強度、高硬度等優異的力學性能， 在航空、航天、運動器材和醫療器械等領域中有著重要的應用。但由於剪切局域化和應變軟 化，大部分非晶合金的塑性變形具有局域剪切特性，在其變形過程中由於絕熱剪切極易造 成主剪切帶周圍區域材料軟化，最終導致在軟化剪切面上發生斷裂，即呈現單一剪切帶主 宰的脆性斷裂模式；在宏觀上，由於變形發生在極小的區域內，表現為沒有明顯塑性變形的 災難性失效。
[0003] 為了改善塊體非晶合金的室溫宏觀塑性，通過調整成分和製備工藝在非晶合金基 體上引入塑性晶態相，其中內生β相非晶合金因為具有良好的塑性變形能力而備受關注。 具有不同強度和彈性模量的第二相，可以阻礙單一剪切帶的滑移，促使多重剪切帶的形成 和滑移，使應力重新分布，這種方法是目前提高塊體非晶合金塑性的一種有效方法。
[0004] 2〇00 年，Johnson 小組的 Hay 《Microstructure controlled shear band pattern formation and enhanced plasticity of bulk metallic glasses containing in situ formed ductile phase dendrite dispersions))等人在 Zr-Ti-Cu-Ni-Be 合 金系中加入合金化組元Nb後，製備出了具有微米尺度i3-Zr(Ti，Nb)固溶體和玻璃基 體兩相微觀組織的 Zr56.2Ti13.8Cu6. 9Ni5.6Be12.5BMG 複合材料。He G 和 Eckert J《Ductile dendritic phase reinforced Ti-base bulk metallic glass-forming alloys, Materials Research Society Symposium Proceedings》等人在 Ti 基非晶中加入高溶點的 Nb、Ta、 Mo、Zr元素，塑性變形量超過14%，極限強度達到2400MPa。2011年Qiao《Synthesis of plastic lightweight Ti-based metallic-glass-matrix composites by Bridgman solidification》等用Bridgman法成功製備出一種鈦基（Ti46-Zr 20V12Cu5Be17)內生枝晶相增 韌的非晶複合材料。同樣通過調節抽拉速度改變其枝晶相的大小、體積分數和分布，最終得 到強度高、塑性好的合金材料。
[0005] 中國科學院金屬研究所的專利《內生韌性相增強的Ti基非晶複合材料 及其製備方法》（
【發明者】程煥武, 沈永華, 薛雲飛, 陳文佳, 王魯 申請人:北京理工大學