塊體金屬玻璃形成合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種具有以下組成x(aZr?bHf?cM?dNb?eO)yCu?zAI的塊體金屬玻璃形成合金和其由合金L＝(aZr?bHf?cM?dNb?eO)、Cu和Al的制備以及其用途。
【專利說明】塊體金屬玻璃形成合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塊體金屬玻璃形成合金及其制備。
【背景技術(shù)】
[0002]由于其包括長程無序和短程有序的非晶屬性，由玻璃形成合金形成的金屬玻璃通常具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和機(jī)械性質(zhì)，例如高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、高耐腐蝕性、高彈性、高電阻、良好的超導(dǎo)性和低磁損，這使得它們適合用于廣泛的領(lǐng)域例如機(jī)械、醫(yī)療器械、電氣設(shè)備和軍事工業(yè)中。
[0003]特別令人感興趣的是塊體玻璃形成合金，該合金是一類在過冷液體狀態(tài)中顯示出對結(jié)晶的極高抵抗性的多組分金屬合金。通?？梢砸悦棵胄∮?0開爾文的冷卻速率將它們玻璃化。
[0004]這些合金中的一些是所謂的“偽三元”合金，其組分可選自IVB(或4)族中的一種或多種金屬以及VDIB和IB(或8-11)族中的一種或多種金屬，其與選自IIA、IIIB、IIIA、IVA, VA、VB和VIB (或2、3、5、6、13和14)族中的一種或多種金屬結(jié)合。
[0005]對于這些合金的制備，通常采用包含盡可能少的氧的非常純形式的金屬，這增加了制造成本。
[0006]本發(fā)明尋求降低制造成本而不損害所制備的塊狀金屬玻璃的物理、化學(xué)和機(jī)械性質(zhì)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及一種塊體金屬玻璃形成合金，其具有以下組成:
[0008]X (aZr bHf cM dNb eO) yCu zAl
[0009]其中
[0010]M = Fe 和 / 或 Cr，
[0011]X = 70.5-73.5wt% ；y = 23.3-25.5wt% ；z = 3.4-4.2wt% ；
[0012]x+y+z = 100% ;和
[0013]a = 91.0-98.0wt% ；b = 0.02-4.5wt% ；c = 0.02-0.2wt% ；d = 1.8-3.2wt% ；e=0.02-0.18wt%
[0014]a+b+c+d+e = IOOwt % ,
[0015]而未考慮不可避免的痕量雜質(zhì)，例如氫、氮和碳。
[0016]這還可以改寫為
[0017]xL yCu zAl
[0018]其中
[0019]L = aZr bHf cM dNb eO 和
[0020]X、y、z、a、b、c、d、e 和 M 如上所定義。
[0021]此外，本發(fā)明涉及一種制備上述合金的方法，其中提供70.5-73.5wt%的預(yù)形成合金 L = aZr bHf cM dNb eO (其中在上面定義了 a、b、C、d、e 和 Μ)、23.3-25.5wt% 的 Cu 和
3.4-4.2?〖％的Al，并且在惰性氣體氣氛下，將其加熱至高于預(yù)形成合金L的液相線溫度的溫度，在高于所得合金的液相線溫度約50至100K的溫度下均勻化并且澆鑄入金屬性模型中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1顯示了具有5mm直徑的桿形參照物和壓鑄產(chǎn)品的差示掃描量熱法測量；插圖顯示了該鑄件的X射線衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過使用70.5-73.5重量％的量的預(yù)形成合金aZr bHf cM dNbeO (本文中將這種合金稱為“L”)與23.3-25.5界七％的01和3.4-4.2界七％的八1結(jié)合，可以制備具有優(yōu)異的機(jī)械性質(zhì)的塊體金屬玻璃，其中M = Fe和/或Cr并且a = 91.0-98.0wt %；b=0.02-4.5wt% ；c = 0.02-0.2wt% ；d = 1.8-3.2wt% ；e = 0.02-0.18wt%和 a+b+c+d+e=100wt%。
[0024]基于at %，式子
[0025]X(aZr bHf cM dNb eO)yCu zAl
[0026]其中x、a、b、c、d、e、y和z如上所定義,其還可以表示為:
[0027](Zra.Hfb- Mc’ Nbd’ 0e’) x’ Cuy-Alz-
[0028]其中
[0029]X，= 59.8-62.0at%, y' = 27.8-29.8at%, z' = 9.5-11.3at%，并且
[0030]a = 92.1-97.2at %, b' = 0.01-2.3at %, c' = 0.03-0.3at %, d'=
1.8-3.1at%, e’ = 0.1-1.lat%。
[0031]取決于L( = Zra-Hfb-Mc-Nbd-OeO的精確組成，其摩爾質(zhì)量因此在86.836至89.523g/mol之間變化。
[0032]優(yōu)選地，L對應(yīng)于可商購的工業(yè)等級鋯基合金R60705，其是一種相對廉價(jià)的原材料。
[0033]R60705的典型組成為(以被％計(jì)):
[0034]
【權(quán)利要求】
1. 一種塊體金屬玻璃形成合金，其具有以下組成:
X(aZr bHf cM dNb eO)yCu zAl 其中
M = Fe 和 / 或 Cr，
X = 70.5-73.5wt% ；y = 23.3-25.5wt% ；z = 3.4-4.2wt% ； x+y+z = 100% ;和
a = 91.0-98.0wt % ；b = 0.02-4.5wt % ；c = 0.02-0.2wt % ；d = 1.8-3.2wt % ；e =0.02-0.18wt%
a+b+c+d+e = IOOwt %, 而未考慮不可避免的痕量雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊體金屬玻璃形成合金,其中X= 71.9wt%，y = 24.4wt%,并且 z = 3.7wt%。
3.一種制備塊體金屬玻璃形成合金的方法，其中提供70.5-73.5wt%的預(yù)形成合金L=aZr bHf cM dNb e0、23.3-25.5wt% 的 Cu 和 3.4-4.2wt% 的 Al，其中在上面定義了 a、b、c、d、e和M，并且在惰性氣體氣氛下，將其加熱至高于預(yù)形成合金L的液相線溫度的溫度，在高于所得合金的液相線溫度約50至約100K的溫度下均勻化并且澆鑄入金屬模型中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其中X= 71.9wt%,y = 24.4wt%,并且z = 3.7wt%。
5.權(quán)利要求1或2或者根據(jù)權(quán)利要求3或4制備的塊體金屬玻璃形成合金在通過重力鑄造、真空吸鑄、噴射鑄造、壓鑄、高壓壓鑄或熱塑性成型的產(chǎn)品制造中的用途。
【文檔編號】C22C16/00GK103958709SQ201280057584
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月24日
【發(fā)明者】J·海因里希, R·布施 申請人:薩爾布呂肯大學(xué)