[发明专利]Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末热压成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种Cu₅₀Zr₄₀Ti₁₀非晶合金粉末热压成型工艺。

背景技术

非晶合金粉末成型的方法主要有冷压法、热压法、等离子烧结法、爆炸成型法、电脉冲烧结法、抽拉法、滚压法以及微波烧结法等。除爆炸成型法和冷压法外，上述方法都需要抽真空且在保护气氛下进行，设备复杂且价格昂贵；爆炸成型法虽然设备简单、但是其成型工艺很难控制且其制备场所要求苛刻；冷压法虽然不需抽真空也不要气体保护，但是其成形力过大，一方面增加了成型设备的成本，另一方面生产过程不安全；抽拉和滚压法需要制备包套且工序复杂；等离子、电脉冲以及微波烧结法要求粉末导电或吸波能力强，其应用领域受到了限制；热压法是利用非晶合金在过冷液相区的超塑性变形能力制备块体非晶合金的的方法，其成型设备相对于其它方法简单、易于实现工业化生产，但就目前的研究现状来看，都是在真空和惰性气体保护下进行的，这就增加了制备工序和设备与运行成本。

发明内容

本发明的目的在于一种在大气环境下热压成型Cu₅₀Zr₄₀Ti₁₀非晶合金粉末的工艺。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种Cu₅₀Zr₄₀Ti₁₀非晶合金粉末热压成型工艺，其特征在于：包括如下步骤：⑴称取粒径小于50um的球形Cu₅₀Zr₄₀Ti₁₀非晶合金粉末； ⑵将粉末倒入Cr12MoV金属模具的型腔内；⑶用油压机在75～225MPa的压力下对非晶合金粉末进行预压成型；⑷用加热套以10℃/min的升温速率将模具加热到360～400℃；⑸用油压机在300～600MPa的压力下对非晶合金粉末进行热压成型，即可获得不同形状与尺寸的致密度为92.3～98.5%的块体非晶合金。

所述预压成型压力为150MPa、热压成型压力为450MPa、热压成型温度为380⁰C。

本发明制成的块体非晶合金产品分别用X射线衍射仪（XRD）检测块体材料的非晶结构、用差热扫描量热计（DSC）测量非晶粉末的玻璃转变温度（T_g）和晶化温度（T_x）、用扫描电子显微镜（SEM）分析粉末的结合情况、用阿基米德法测定试样的密度（ρ）、用激光闪光法测定试样的热导率、用万能试验机测定试样的力学性能，发现本发明制成的产品为非晶态、密度为6.59～7.03g/cm³、热导率为3.16～3.84Wm^-1K^-1、抗压强度为600.2～1090.4MPa、应变极限为5.6～11.9%。

本发明通过Cr12MoV金属模具以及采用合适的预压成型力将粉末间的空气排除，达到与真空和惰性气体保护下热压成型的效果，进一步简化制备工序和设备，最终降低制备成本。

本发明热压成型工艺在加热与热压过程中不需抽真空且不需惰性气体保护、设备简单、成本低且易于工业化生产。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

用天平称取Cu₅₀Zr₄₀Ti₁₀非晶合金粉末6g，放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在75MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以10⁰C/min的升温速率将模具加热到380⁰C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得密度为7.03g/cm³、热导率为3.84Wm^-1K^-1、抗压强度为1090.4MPa、应变极限为7.8%的块体非晶合金。

实施例2

用天平称取Cu₅₀Zr₄₀Ti₁₀非晶合金粉末6g，放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以10⁰C/min的升温速率将模具加热到400⁰C，然后以300MPa的压力进行热压成型，获得密度为6.71g/cm³、热导率为3.16Wm^-1K^-1、抗压强度为799.9MPa、应变极限为7.4%的块体非晶合金。