[发明专利]含Zn的Mg-Cu-Gd块体非晶合金及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种块体非晶合金，本发明也涉及的是一种块体非晶合金的制备方法。

背景技术

进入21世纪，随着我国航空航天、电子、机械等工业的发展，对质量轻、综合性能优异的合金材料提出了更高要求。在此背景下，对高性能的轻型合金有着迫切需求，因此，加大轻质高强度结构材料的研究与发展势在必行。镁基非晶合金由于其质量轻、强度高、玻璃形成能力强，并且其原料且价格便宜等诸多优势，是作为轻质高强度结构材料的理想候选者，具有极为广阔的应用前景。

早期，镁基非晶合金的研究主要集中于玻璃形成能力较强的Mg-Cu-(Y,Gd)系三元非晶合金。后来，随着非晶合金的发展，人们在此基础上通过调整合金成分以及添加其他元素(如Al、Ag、Li、Pd、Ni和Zn等)的方法发展了一系列具有较大玻璃形成能力和优异力学性能的四元、五元及五元以上镁基非晶合金。镁基非晶合金的出现为发展轻质高强度结构材料开辟了一条新的途径，目前世界各国均致力于这类镁基非晶合金材料的发展。最近，Yuan等(G.Y.Yuan,T.Zhang and A.Inoue,Mater.Trans.JIM,2003,44:2271)和Li等(Z.G.Li,X.Hui,C.M.Zhang and G.L.Chen,J.Alloys Compd.,2008,454:168)在Mg-Cu-Y三元非晶合金基础上分别制备并研究了Mg-Cu-Zn-Y四元非晶合金。结果均发现，Zn元素的加入会显著提Mg-Cu-Y三元非晶合金的力学性能，其中成分为Mg₅₈Cu₂₅Zn₇Y₁₀非晶合金的压缩断裂强度达到了1090MPa，要远高于Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀非晶合金的823MPa。然而尽管如此，目前还没有在Mg-Cu-Gd三元非晶合金中加入Zn，研究和制备Mg-Zn-Cu-Gd四元非晶合金的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高压缩断裂强度和显微硬度的含Zn的Mg-Cu-Gd块体非晶合金。本发明的目的还在于提供一种能减少Mg等低熔点金属的烧失量，保证合金成分的准确性的含Zn的Mg-Cu-Gd块体非晶合金的制备方法。

本发明的含Zn的Mg-Cu-Gd块体非晶合金的名义成分为Mg_65-xZn_xCu₂₅Gd₁₀，其中x=3，5，8at.﹪。

本发明的含Zn的Mg-Cu-Gd块体非晶合金的制备方法为：

1、母合金的制备：将纯度为99.9％的镁块、纯度为99.9％的锌块、纯度为99.8％的铜锭和纯度为99.99％的钆块按名义成分Mg_65-xZn_xCu₂₅Gd₁₀配料，其中x=3，5，8at.﹪；首先将铜锭和钆块原料放入石英试管内，置于感应熔炼炉感应线圈中心，关闭炉门，然后抽真空至10^-4Pa，充入10^-2Pa的氩气，在氩气保护下用真空感应熔炼的方法进行Cu-Gd中间合金的熔炼；然后将Cu-Gd中间合金打磨抛光，粉碎后与镁块和锌块混合，用与Cu-Gd中间合金的熔炼相同的熔炼方法制备Mg-Zn-Cu-Gd母合金；

2、非晶合金样品制备：将制得的Mg-Zn-Cu-Gd母合金打磨抛光，用超声波振荡器对其进行清洗，粉碎后装入石英试管内，置于感应熔炼炉的感应线圈中心，关闭炉门，往石英试管上端储气罐内充入压力为P₁的高纯氩气，P₁=5×10^-2Pa，将炉腔反复抽高真空后充入5×10^-2Pa的氩气保护气形成P₂的负压，在氩气气氛的中频真空感应熔炼炉中重熔母合金，将得到的熔融态Mg-Zn-Cu-Gd母合金在压力差P=P₁+P₂的作用下喷入铜模型腔中，获得Mg-Zn-Cu-Gd块体非晶合金。