[发明专利]一种选区激光熔化制备锆基金属玻璃的方法及产品

说明书

本发明公开了一种选区激光熔化制备锆基金属玻璃的方法及产品，属于金属玻璃制造技术领域，所述方法包括以下步骤：按原子比为57∶15.4∶12.6∶10∶5称取Zr、Cu、Ni、Al及Nb，熔融后破碎，得到合金粉末；之后通过选区激光熔化打印得到锆基金属玻璃；本发明采用选区激光熔化制备得到的Zr₅₇Cu_15.4Ni_12.6Al₁₀Nb₅锆基金属玻璃具有优异的力学性能，其模量分布在105Gpa，硬度可达7Gpa以上，打印复杂形态如网格结构，发现其网格结构边缘整齐，结构致密成型性好，从而解决了由于传统铸造方式制备的锆基金属玻璃因其室温脆性对加工带来的困难，为金属玻璃的加工和应用开拓了新方向。

技术领域

本发明属于金属玻璃制造技术领域，具体涉及一种选区激光熔化制备锆基金属玻璃的方法及产品。

背景技术

金属玻璃又称非晶合金，是一类以金属键结合的新型玻璃态材料，由于不存在位错、晶界等传统意义的晶体缺陷，金属玻璃具有一系列突出的力学、物理性能如高强度，高硬度，耐腐蚀，耐磨损以及抗辐照性能等，作为高速动能武器材料、高性能空间防护材料具有巨大的应用前景。目前金属玻璃常用的方法有气象沉积法，单辊甩带甩丝法，电弧熔炼结合水冷铜模吸铸法等。而这些方法制备的金属玻璃多为丝，薄膜，带等低维材料或者小尺寸块体材料。由于铸造制备金属玻璃特殊的成型方式，使得其内部微观结构出现不均匀性。由于金属玻璃的不均匀结构不具备规律及统计意义，往往会造成剪切带在宏观上崩塌，表现为金属玻璃存在严重的室温脆性，致使金属玻璃难以加工成型进而限制了其产业应用。而选区激光熔化方法是一种通过高能激光定位熔化粉末并逐层堆积成型的过程，这种技术可突破金属玻璃因其脆性导致的尺寸限制，解决了这种材料加工困难的问题，极大的降低了金属玻璃材料成型的成本。

Zr-Cu-Ni-Al-Nb(简称Vit106a：Zr₅₇Cu_15.4Ni_12.6Al₁₀Nb₅)金属玻璃是比较经典的体系之一，该锆基金属玻璃体系不含有毒有害以及贵金属元素，具有高的玻璃形成能力，良好的热稳定性，优异的力学性能等特点，因此选择该成分进行成型。

发明内容

本发明提供了一种选区激光熔化制备锆基金属玻璃的方法及产品，以解决现有技术中存在的锆基金属玻璃因室温脆性导致不能机械加工的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种选区激光熔化制备锆基金属玻璃的方法，包括以下步骤：按原子摩尔比为57∶15.4∶12.6∶10∶5称取Zr、Cu、Ni、Al及Nb，熔融后破碎，得到合金粉末；之后进行激光打印，得到锆基金属玻璃。

优选的，所述Zr、Cu、Ni、Al及Nb的纯度均在99.99wt.％以上。

优选的，所述破碎采用气雾化方式。

优选的，得到合金粉末后，还包括对合金粉末进行筛分得到粒径为15～53μm的粉末，之后在真空条件下，于70℃下烘粉3h的操作。

优选的，采用选区激光熔化成型设备进行激光打印，具体步骤如下：

以纯Cu材料作为基板，对基板进行清洗并喷砂处理；

将合金粉末放入粉料缸，将喷砂处理后的基板安装在成型缸中，调整刮刀位置，按照150μm/层的粉量进行铺粉，至合金粉末铺满基板，关闭腔门；

构建需制备的锆基金属玻璃的三维模型，导入切片软件，设置打印件数量和摆放位置，并设置粉层厚度、激光功率、扫描速率、扫描路径及扫描角度后进行切片，之后导入设备软件中，关闭设备成型腔并通入氩气除氧，打开激光器，待激光稳定后开始打印；

打印结束后关闭激光器和氩气，冷却至室温，即得所述锆基金属玻璃。