[发明专利]具有不同团簇含量和性能的Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃

说明书

本发明属于新材料领域，公开了具有不同团簇含量和性能的Zr‑Al‑Ni‑Cu块体金属玻璃。Zr‑Al‑Ni‑Cu块体金属玻璃是将纯度为99.99wt%的Zr、Al、Ni和Cu通过真空电弧熔炼，然后通过真空吸铸法制备成直径为2mm的块体金属玻璃。该Zr‑Al‑Ni‑Cu块体金属玻璃的成分为Zr₆₅Al₈Ni_8.5Cu_18.5、Zr_65.5Al_7.3Ni_7.35Cu_19.85和Zr₆₆Al_6.6Ni_6.2Cu_21.2，其玻璃转变温度为631.9‑641.8K,晶化温度为722.8‑737.3K，流动应力为1571.9‑1689.8MPa，流动应变为1.9‑2.3%，塑性应变为1.7‑5.8%，玻璃转变温度、晶化温度和流动应变随锆含量的增加而减少，塑性应变随锆含量的增加而增加。该Zr‑Al‑Ni‑Cu块体金属玻璃包含hp‑Zr₆Al₂Ni和t‑Zr₂Cu两种团簇，hp‑Zr₆Al₂Ni团簇的含量随Zr含量的增加而减少，t‑Zr₂Cu团簇的含量随Zr含量的增加而增加。

技术领域

本发明涉及具有不同团簇含量和性能的Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃。

背景技术

锆基块体金属玻璃具有优异的物理化学性能，特别是某些锆基块体金属玻璃表现出好的室温塑性和生物相容性，这些特点使得其在结构和生物材料领域中具有极大的应用前景，然而大部分锆基块体金属玻璃的室温脆性使得它们的应用受到极大限制；众所周知，微量成分的改变会影响金属玻璃的性能，而金属玻璃具有短程甚至中程有序结构，但是微量成分的变化与其结构的关系及其对金属玻璃性能的影响规律尚不清晰，因此制备出室温塑性好，同时具有不同含量的同类型短程/中程有序结构的锆基块体金属玻璃具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供具有不同团簇含量和性能的Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：具有不同团簇含量和性能的Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤: ①将纯度为99.99wt%的块状Zr、Cu、Al和Ni按Zr-Al-Ni-Cu合金成分配比配料；②将配好的料放入电弧炉的坩埚中，抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到0.4大气压，然后熔炼Ti进行吸气；③熔炼合金6次，待真空室冷却后将母合金取出，将坩埚清洗干净并将母合金破碎；④将破碎好的部分母合金放入电弧炉的坩埚中，并安装好内孔直径为2mm的水冷铜模；⑤抽真空到1×10^-4Pa后再充入纯度为99.999wt%的氩气使真空腔的压力达到0.6大气压，然后熔炼Ti进行吸气，并对母合金进行熔炼并吸铸，即可获得直径为2mm的金属玻璃。所述块体金属玻璃的热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：①将适量的所述Zr-Al-Ni-Cu块体金属玻璃放入差热扫描量热计中，以20K/min的速度在流动的纯度为99.999%的氩气坏境下对其分别加热到460℃、475℃、480℃、485℃和600℃，然后炉冷到室温。②将热处理后的合金用1000#的砂纸对其端面打磨光亮，用X射线衍射仪对其晶化相种类和含量进行检测。