[发明专利]一种钨基非晶合金

说明书

技术领域

本发明涉及以金属钨为基体的非晶态金属材料，属于钨基合金亚稳材料及制备技术领域。

背景技术

自从1960年Duwez采用熔体急冷技术首次制备出Au-Si非晶态合金以来，非晶态合金以其独特的结构和性能，成为诸多研究工作者追逐的热点。几十年来，经过科研人员的努力，通过对合金体系成分优化设计方面的突破，人们在许多合金体系中如：Zr基、Ti基、Ni基、Cu基、Pd基等均获得了非晶态合金结构，甚至大块非晶态合金。非晶合金以其高强度、高弹性模量，良好的耐蚀性和抗氧化性，高的耐磨性能等，获得了广泛的应用。为满足不同的使用工况要求，目前已开发出具有特殊使用性能的非晶合金，如稀土元素为基的非晶合金，具有很好的磁性能。但上述非晶合金的晶化温度一般都在650～700k，不能在高温环境下使用，因此，提高非晶合金的晶化温度，可以提高非晶合金的热稳定性，扩大使用范围。

在已经发现的非晶合金体系中，主要是过渡族金属基非晶合金，而有关以金属钨为基的非晶态合金系的制备和研究还不多。钨作为重要的战略资源，具有熔点高、强度高、密度高、良好的导电性等特殊性能，以钨为基的合金可用作配重、射线屏蔽、电极、硬质合金刀具、穿甲等材料。一般情况下，非晶态合金所具有的性能是由其基体金属所具有的特性决定的。以金属钨为基制备非晶态钨合金除具有金属钨本身所特有的性能外，还具有非晶合金独特的性能，由于结构均匀，对γ射线和X射线吸收能力远高于一般的晶态钨合金。高的晶化温度，也使非晶态钨合金具有很高的热稳定性。该材料将在屏蔽涂层、耐磨与耐蚀涂层中具有广泛的应用前景。

钨的熔点约为3400℃，是熔点最高的难熔金属，为熔炼和制备钨基合金带来很大困难。目前，仅有以Ru为主要加入元素制备W-Ru非晶态合金条带的报道(M.Ohtsuki，R.Tamura，and S.Takeuchi，S.Yoda，T.Ohmura，Hard metallic glassof tungsten-based alloy，Appl.Phys.Lett.84，4911(2004))。但Ru价格非常昂贵，应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本且具有高晶化温度的一种钨基非晶合金。

采用的技术方案是：

本发明的一种钨基非晶合金，合金的化学成分按原子分数计，组成包括：W 30％～40％、Fe 10％～30％、B 10％～30％、C 3％～25％、Si 0～10％、Ni 0～10％、Cr 0～15％、Mn 0～10％、Mo 0～10％、Co 0～10％、Y 0～2％、Sc 0～2％、Er 0～2％和Gd 0～2％。非晶条带的晶化温度为900K～1100K。

本发明的一种钨基非晶合金，进一步优化的合金化学成分按原子分数计，组成包括：W 38％～40％、Fe 10％～25％、B 10％～25％、C 3％～25％、Si 0～10％、Ni 0～10％、Cr 0～15％、Mn 0～10％、Mo 0～10％、Co 0～10％、Y 0～2％、Sc 0～2％、Er 0～2％和Gd 0～2％。非晶条带的晶化温度为1050K～1100K。

本发明的一种钨基非晶合金，进一步优化的化学成分按原子分数计，组成包括：W 35％～40％、Fe 10％～25％、B 10％～25％、C 3％～25％、Si 7％～10％、Ni 0～10％、Cr 0～15％、Mn 0～10％、Mo 0～10％、Co 0～10％、Y 0～2％、Sc0～2％、Er 0～2％和Gd 0～2％。非晶条带的晶化温度为1000K～1100K。

本发明的一种钨基非晶合金，进一步优化的合金化学成分按原子分数计，组成包括：W 30％～35％、Fe 25％～30％、Cr 5％～15％、B 10％～30％、C 3％～25％、Si 0～10％、Ni 0～10％、Mn 0～10％、Mo 0～10％、Co 0～10％、Y 0～2％、Sc0～2％、Er 0～2％和Gd 0～2％，C与B的比例为0.4～0.5。非晶条带的晶化温度为950K～1100K。

本发明的一种钨基非晶合金，进一步优化的合金化学成分按原子分数计，组成包括：W 35％～38％、Fe 20％～30％、B 10％～30％、C 3％～25％、Si 0～10％、Ni 0～10％、Cr 0～15％、Mn 0～10％、Mo 0～10％、Co 0～10％、Y 0～2％、Sc0～2％、Er 0～2％和Gd 0～2％，C与B的比例为0.65～1.0。非晶条带的晶化温度为980K～1100K。