[发明专利]一种SiC/Zr基非晶合金双连续相复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种SiC/Zr基非晶合金双连续相复合材料及其制备方法。所述的复合材料是通过将Zr基非晶合金熔渗入SiC骨架内而成，其中，非晶合金相的成分原子百分比为：(Zr₃Ti)_66.7‑x/2(Cu₅Ni₄)_33.3‑x/2Be_x,18≤X≤28。本发明采用压铸工艺制备出了低密度的SiC/Zr基非晶复合板，材料的界面结合好，尺寸精度高，且没有残余金属，不需要再次机械加工，缩短制备流程，降低成本。

技术领域

本发明涉及一种Zr基非晶复合材料及其制备方法，特别是一种Zr基非晶中含有SiC陶瓷增强相的非晶复合材料及其制备方法。

背景技术

20世纪80年代以来，块体非晶合金以其优异的力学性能成为国际研究的热点和前沿问题。Zr基非晶合金的弹性模量约为90GPa，不足钢210GPa的一半，用来做复合装甲的夹层，可延长射弹与装甲的作用时间，减小冲击；同时由于其无定形结构，可以分散坦克破甲弹爆炸产生的喷流对装甲的冲击，有效避免了晶体材料制备的装甲被击中时产生沿结晶结构的边缘破裂。非晶材料的密度大，重量大，限制装备装载能力，降低作战性能。为解决这一严重问题，在单一非晶基体内引入轻、硬的第二相，形成非晶复合材料，不仅可以发挥出非晶合金高强度的特点，而且使塑性较之单一非晶合金有了提高。然而，目前陶瓷增强非晶复合材料中的增强相一般为丝或颗粒, 其分散在连续的非晶基体相之中，无法在三维空间约束基体剪切带扩展，材料的性能得不到最大发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SiC相和Zr基非晶双连续相复合的块体非晶复合材料及其制备方法，显著地降低材料的密度，且复合材料尺寸精度高，没有残余金属，不需要再次机械加工，缩短制备流程，降低成本。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种SiC/Zr基非晶合金双连续相复合材料，所述的复合材料是通过将Zr基非晶合金熔渗入SiC骨架内而成，其中，非晶合金相的成分原子百分比为：(Zr₃Ti)_66.7-x/2(Cu₅Ni₄)_33.3-x/2Be_x, 18≤X≤28。

上述复合材料的制备方法，步骤如下：

第一步，选定Zr-Ti-Cu-Ni-Be母合金基体，合金元素的纯度满足：Zr＞99.90； Ti＞99.99； Cu＞99.99；Ni＞99.99； Be＞99.50，通过电弧炉将合金元素熔炼为非晶锭；

第二步，将非晶锭加热至完全熔化后，通入一定压力的高纯惰性气体，将合金熔体压入铜模，制得非晶板，再通过线切割制备出所需规格的非晶板；

第三步，将SiC骨架固定在不锈钢管第一端，将第二步制备的非晶板固定在SiC骨架上；

第四步，将固定有非晶板和SiC骨架的不锈钢管第二端分别与真空装置和充保护气体设备相连，并将其放置在加热装置的均热区，第一端与底面水平固定；

第五步，将不锈钢管内部抽至真空，加热至非晶的液相线温度以上，保温5-10min，熔化非晶板，通入一定压力的高纯惰性气体，并保压5-10min，非晶熔体在压力下作用下熔渗入SiC骨架内；

第六步，达到保温时间后，快速淬入冰水中成形，制备所述的SiC/Zr基非晶合金双连续相复合材料。

其中SiC骨架的孔隙率为30-80%。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)通过加压渗铸，可以使高粘度熔体渗入陶瓷骨架中；

(2)SiC骨架与Zr基非晶连续均匀分布，界面结合好；