[发明专利]一种高强高弹高塑性的块体纳米金属玻璃材料及制备方法

摘要

本发明属于金属玻璃材料设计与制备技术，具体为一种高强高弹高塑性的原位内生块体纳米金属玻璃材料及其制备方法。该材料包括相分离合金元素Fe和Cu，以及合金元素Zr和Al。合金熔体在发生玻璃转变之前，发生纳米尺度相分离。采用快速凝固技术，制备含有高数量密度球形纳米金属玻璃粒子和基体金属玻璃的块体金属玻璃材料。球形纳米金属玻璃粒子的数量密度和体积分数分别是1020～1024m–3和45～49.5％，金属玻璃粒子的尺寸主要分布在2～10nm范围内。本发明原位内生块体纳米金属玻璃材料具有高强高弹高塑性，在室温下块体纳米金属玻璃材料压缩变形，屈服强度在1.6～1.7GPa，弹性极限不低于2％，由高度直径＝21的柱状样品塑性形变成高度直径<11的饼状，没发生断裂。

主权项

一种高强高弹高塑性的块体纳米金属玻璃材料，其特征在于：包括合金元素Fe和Cu形成液相分离合金Fe‑Cu，以及添加的促进非晶形成的其他合金元素Zr和Al；合金熔体在发生玻璃转变之前，发生纳米尺度相分离，形成两个都以Zr为主要组元的液相，其中一个液相以液滴形式或者互联形式分布于另一个基体液相中；在单辊熔甩或铜模铸造的快速冷却条件下，两液相发生玻璃转变，原位内生形成含有高数量密度球形纳米金属玻璃粒子和基体金属玻璃的块体纳米金属玻璃材料；液滴中的Fe含量比基体液相中的高，而球形液滴中的Cu含量比基体液相中的低，Al在两液相中分布较均匀；块体纳米金属玻璃材料中，球形纳米金属玻璃粒子的直径主要在2～10 nm范围内；球形纳米金属玻璃粒子的数量密度为1020～1024 m–3，体积分数为45～49.5%；在室温下压缩变形，块体纳米金属玻璃材料由高度:直径=2:1的柱状塑性变形成高度:直径<1:1的饼状，其屈服强度在1.6～1.7GPa，其弹性极限不低2%。