[发明专利]一种锆基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锆基非晶合金以及该锆基非晶合金的制备方法。

背景技术

非晶合金材料由于具有长程无序而短程有序的特殊结构，因而具有高强度、高硬度、耐磨性、耐蚀性、较大的弹性极限和高电阻性等优越的性能，而且还表现出优良的超导性和低磁损耗等特点(W.L.Johnson，Bulk-FormingMetallic Alloys：Science and Technology，MRS BULLETIN，1999年10月，第42-56页)，因此非晶合金材料被认为是最具有潜力的新型结构材料，从而广泛应用到机械、医疗、IT电子、军工等领域。

在常规的非晶合金制备过程中需要高纯度的原料和很高的真空度环境，少量的氧或者别的杂质都将极大地降低合金的非晶形成能力。然而，如此苛刻的生产过程大大增加了非晶合金制品的生产成本，限制了非晶合金的广泛应用。

而且，非晶合金自身的一些缺点也限制了它的应用，具体的，非晶合金材料由于自身结构的特殊，在承受载荷的时候不像晶态材料内部可以产生各种变形机制来抵抗变形，因此在应力达到断裂强度时会发生突然断裂，导致灾难事故的发生，从而制约了非晶合金材料在结构材料领域的应用。

CN1578846A中公开了一种块体凝固非晶态合金，该合金包括：一种包含多种金属成分的基体块体凝固非晶态合金和附加的合金化金属，其通式如(M_1aM_2b…M_3c)_100-xQ_x，其中，Q是附加的合金化金属，且具体的选自La、Y、Ca、Al和Be。在该专利申请中，虽然在锆基非晶合金的基础上通过添加La、Y、Ca、Al和Be等亲氧性元素能够抑制氧等杂质在非晶生产过程中的有害作用，从而降低生产条件，进而降低生产成本，然而，该锆基非晶合金的韧性仍然没有得到明显改善。

发明内容

本发明的一个目的是为了克服现有的锆基非晶合金韧性较差的缺陷，提供一种具有很好的韧性的锆基非晶合金。

本发明的另一个目的是提供该锆基非晶合金的制备方法。

本发明提供了一种锆基非晶合金，该锆基非晶合金的通式如：(Zr_aM_bN_c)_100-xQ_x，其中，M为除锆之外的至少一种过渡金属，N为Be或Al，Q为CaO、MgO、Y₂O₃、Nd₂O₃中的至少一种，a、b、c为原子百分比，且45≤a≤75，20≤b≤40，1≤c≤25，a+b+c＝100，1≤x≤15。

本发明还提供了一种锆基非晶合金的制备方法，该方法包括将Zr、M、N和Q按照Zr_aM_bN_c∶Q∶Zr的摩尔比为100-x∶x+y∶y的比例混合，然后依次进行熔融、过滤、浇注和冷却，从而制得的锆基非晶合金的通式如：(Zr_aM_bN_c)_100-xQ_x，其中，M为除锆之外的至少一种过渡金属，N为Be或Al，Q为CaO、MgO、Y₂O₃、Nd₂O₃中的至少一种，a、b、c为原子百分比，且45≤a≤75，20≤b≤40，1≤c≤25，a+b+c＝100，1≤x≤15，0.1≤y≤5。