[发明专利]大块金属玻璃复合材料中树枝晶球化的方法

说明书

一技术领域

本发明涉及一种金属玻璃复合材料的制备技术，特别是一种大块金属玻璃复合材料中树枝晶球化的方法。

二背景技术

大块金属玻璃(BMG)具有一系列不同于晶态合金的优异性能，已涉及到了军工产品、电子产品壳体、医疗器械、体育休闲用品和空间工程材料等5大工程应用领域。特别是其具有3～4倍于相应晶态合金的强度，使得其在武器装备的轻量化方面极具吸引力。但是，在其具有超高强度的同时，处于平面应力状态的BMG在室温下几乎没有非弹性行为。这使得其破坏形式为突然性的失效。

为了解决这个问题，人们在BMG基体上引入晶态相后，制备出了晶态相/BMG基体两相复合材料。与单相非晶材料比较，复合材料在承载过程中的剪切带形成和扩展行为得到了有效的改变，使得其延展性、韧性和冲击抗力明显增加。这种超高强度兼具良好室温宏观塑性的两相复合材料在武器装备的轻量化和提高装甲防护能力方面具有独特的优势。

迄今，晶态相/BMG基体两相复合材料中，晶态相的形态有以文献1(Conner R D，Dandliker R B，Johnson W L Mechanical properties of tungsten and steel flberrein forcedZr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5metallic glass matrix composites[J].Acta Mater1998，46(17)：6089-6102.)为代表的纤维状，文献2(Cang Fan，Chunfei Li，Inoue A.Deformationbehavior of Zr-based bulk nanocrystalline amorphous alloys[J].Phys Rev B，2000，61(6)R3761-R3763.)为代表的纳米颗粒状和文献3(Hays C C，Kim C P，Johnson W L.Microstructure controlled shear band patternformation and enhanced plasticity of bulkmetallic glasses containing in situ formed ductile phase dendrite dispersions[J].Phys RevLett，2000，84(13)：2901-2904.)为代表的树枝状三种。

从目前的研究情况来看，纤维状晶态相都是通过外加复合的方法制备出来的，其与基体之间的界面能较高，因此两相之间稳定而牢固的结合是一个问题；颗粒状纳米相是通过非晶部分晶化得到的，且一般来说，晶化后所得到的纳米相大多是脆性的金属间化合物相，因而只是少量纳米相可能有好的强化效果，适量提高塑性和韧性，但提高的幅度太小，室温压缩延伸率仅为2.5％；树枝状晶态相是在熔体急冷过程中直接析出的，当其为固溶体型塑性相、尺度在微米级、体积分数为25％时，复合材料试样在保持1.447和1.669GPa的高拉伸和压缩强度的同时，断裂之前的最大应变率分别达到了5.49和8.26％。分析认为，固溶体型塑性树枝晶相在改变了非晶剪切形变机制的同时，也搀杂了晶体相自身的变形，导致了材料室温力学行为的改变。因此，树枝晶的形态、数量、大小和分布对复合材料塑性有极大的影响。

三发明内容

本发明的目的在于提供一种把树枝晶改变为球状晶，进而得到一种塑性球晶/大块金属玻璃基体的两相复合材料的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案：一种大块金属玻璃复合材料中树枝晶球化的方法，包括以下步骤：