[发明专利]一种电化学腐蚀金属丝制备多孔块体金属玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域中的非晶合金领域，特别涉及一种电化学腐蚀金属丝制备多孔块体金属玻璃的方法。

背景技术

诞生于二十世纪九十年代块体金属玻璃(Bulk Metallic Glasses)是玻璃合金发展中的一个重要里程碑。与传统非晶态薄带材料不同，块体金属玻璃主要是通过合金成分设计，而不是依靠快速冷却的工艺技术获得的。目前，在常规铸造技术所能够达到的冷却速度条件下，已有十余合金系上百个成分可以制备出块体金属玻璃，所获得的最大玻璃态合金样品尺寸可达72毫米。块体金属玻璃的出现使玻璃合金由过去单一的功能材料应用向集优异的物理、化学与力学性能于一体的功能结构材料的跨跃成为可能。

目前世界上已进行的研究与开发工作结果表明，与传统晶态合金材料相比，块体金属玻璃材料在多项使用性能方面具有十分明显的优势，主要表现在：块体金属玻璃具有较高的强度(～2GPa)、大的弹性极限(2％～3％)、高的耐磨性及良好的耐腐蚀性等突出优点。正是由于其独特性能，使得块体金属玻璃在体育用品、电子、医学及国防等领域得到了越来越广泛的应用(文献1，MarkTelford，Materials Today，Vol.3，2004，PP36)。

多孔材料是一类由连续固相骨架和孔隙组成的材料。多孔材料尤其是金属多孔材料具有较高的比强度和比表面积，起着结构支撑、减震缓冲、分离过滤、催化载体及生物医学植入体等各种各样的作用。尤其是当把金属玻璃做成多孔材料时，还能极大地提高其室温塑性，因为孔隙能够限制剪切带的扩展，可以阻碍、转移、甚至开动新的剪切带，从而改变剪切带的分布，促使形成多个剪切带，相应提高了整体塑性，其机理与金属玻璃基复合材料中金属或陶瓷增强相提高整体塑性是一样的道理(文献2，H.Choi-Yim，W.L.Johnson，Appl.Phys.Lett.，Vol.71，1997，PP3808)。兼具高比强度及耐磨耐腐蚀性的多孔块体金属玻璃有着十分诱人的应用前景，例如，作为生物医用材料，用于人工骨骼，将可能成为晶态钛合金多孔材料强有力的竞争对手(文献3，A.H.Brothers，D.C.Dunand，Scripta Mater.，Vol.54，2006，PP513-20)。

目前多孔块体金属玻璃的制备多是借鉴一般金属多孔材料的制备方法。比如，Schroers J等人利用水合B₂O₃颗粒在Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀熔体中的分解产生水气泡制备出密度1.4g/cm³、闭孔型的多孔块体金属玻璃(文献4，J.Schroers，C.Veazey，W.L.Johnson，Appl.Phys.Lett.，Vol.82，2003，PP370)；Inoue A课题组则通过玻璃熔体与NaCl颗粒共同淬火，然后在水中溶解掉NaCl，得到多孔块体金属玻璃(文献5，T.Wada，A.Inoue，Mater.Trans.，Vol.44，2003，PP2228)。其他还有注入高压氢气法(文献6，T.Wada，A.Inoue，Mater.Trans.，Vol.45，2004，PP2761)、浇铸入中空碳微球法(文献7，A.H.Brothers，D.C Dunand.Appl.Phys.Lett.，Vol.84，2004，PP1108)等。这些方法制备的多孔块体金属玻璃孔隙多呈闭孔型，且孔径大小及孔隙1率均不易控制，尤为严重的是，玻璃熔体容易与气体或颗粒起反应，从而影响了玻璃形成能力，因此探讨制备多孔块体金属玻璃的新型方法十分必要。

发明内容

本发明目的在于开发一种电化学腐蚀金属丝制备多孔块体金属玻璃的新型方法。该方法简单易于实现，制备的多孔块体金属玻璃孔隙分布状态、孔径大小及孔隙率均可以设计，材料的结构和性能均匀。