銅基合金錠及其制備方法和制得的銅基非晶合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及合金錠【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及銅基合金錠及其制備方法和制得的銅基非晶合金，該銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成：Cu40-55%、Ti25-45%、Zr5-15%、Ni5-10%，利用通過真空感應(yīng)熔融法制造出來的銅基合金錠在真空環(huán)境下進(jìn)行壓鑄，滿足過冷所需要的冷卻速度以抑制材料結(jié)晶化，可制造出厚度0.5-3mm的性能好的銅基非晶合金。
【專利說明】銅基合金錠及其制備方法和制得的銅基非晶合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金錠【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及銅基合金錠及其制備方法和制得的銅基非晶合金。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金與液體相似，是具有不規(guī)則原子構(gòu)造的合金，所以也被稱為非晶合金或Amorphous alloy。通常情況下金屬的原子都有序排列形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但是非晶合金的原子排列不規(guī)則，且沒有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所以比一般的金屬材料具有更高的強(qiáng)度、更好的彈性，而且比較輕，所以當(dāng)初開發(fā)出來的時(shí)候在金屬業(yè)界引起了轟動(dòng)效應(yīng)。非晶合金加適當(dāng)?shù)臒嶂髸?huì)變成像塑料一樣自由成型的狀態(tài)，所以這種非晶合金制造方法開發(fā)出來后正躍升為新的工業(yè)材料。
[0003]銅基非晶合金具有許多優(yōu)異的性能，如高硬度、高強(qiáng)度、強(qiáng)耐蝕性等，在宇航、軍工、體育等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，銅基非晶合金在20世紀(jì)90年代末以來發(fā)展迅猛發(fā)展。
[0004]如申請(qǐng)?zhí)枮?00510043708.6的中國發(fā)明專利申請(qǐng)介紹了一種銅基非晶合金及其制備工藝，該銅基非晶含有銅和鋁，其特征是還含有鐠，各組分的原子百分比為:Cu5ciPr3tlAl2tl或Cu6tlPr3tlAIltl。該合金采用以下工藝制備:首先按原子百分比稱取電解銅、純鐠及工業(yè)純鋁原料，在高純氬氣保護(hù)氣氛中的真空電弧爐中進(jìn)行熔煉，熔化結(jié)束后取出錠料，并將表面打光；通過甩帶工藝得到非晶薄帶。
[0005]又如，申請(qǐng)?zhí)枮?00510046256.7的中國發(fā)明專利申請(qǐng)介紹了 Cu基塊狀非晶合金，該塊狀非晶主要成分為Cu、Zr、Al和Gd四種元素。通過以Gd元素替換Cu45Zr47Al7合金中的Zr元素，非晶合金的形成尺寸從3_增加到8_，其制備方法是銅模澆鑄法。
[0006]但目前的銅基合金錠制得的銅基非晶合金結(jié)晶化程度過大，導(dǎo)致最終產(chǎn)品銅基非晶合金性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可使銅基非晶合金結(jié)晶化程度小，性能好的銅基合金錠及其制備方法。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu40-55%
Ti25-45 %
Zr5-15%
Ni5-10%ο
[0009]優(yōu)選的，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu40-50%
Ti25-35 %Zr5-10%
Ni5-10%ο
[0010]另一優(yōu)選的，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu50-55%
Ti35-45 %
Zr5-10%
Ni5-7%ο
[0011]又一優(yōu)選的，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu45-50%
Ti30-40 %
Zr5-10%
Ni5-10%ο
[0012]一種銅基合金錠的制備方法，它包括以下步`驟:
步驟A、熔融前:為了維持合金的純度、防止氧化，將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至l(T4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣，高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的20%-30% ；
步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，，為了達(dá)到碳化物產(chǎn)生量最小化，熔融溫度不能超過1200°C，優(yōu)選的將熔融溫度控制在1100°C -1200°C，熔融時(shí)間為60-90min ；
步驟C、熔融結(jié)束:為了保持玻璃形成能力和保護(hù)錠模，在20-30min內(nèi)將熔湯冷卻至9000C _950°C，為了保持高純度和祛除煙霧，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至KTtorr的真空度；
步驟D、倒湯:為了急速冷卻，向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的60-80%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻30-60min，得到銅基
合金錠。
[0013]所述步驟A之前還包括步驟A0,材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
[0014]所述步驟B通過熔融擴(kuò)散法將控制在1100°C -1200°C之間。
[0015]所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
[0016]所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
[0017]一種銅基非晶合金，將銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為0.5mm-3mm的銅基非晶合金。利用通過真空感應(yīng)熔融法制造出來的銅基合金錠在真空環(huán)境下進(jìn)行壓鑄，滿足過冷所需要的冷卻速度以抑制材料結(jié)晶化，可制造出最小厚度0.5-最大厚度3mm的銅基非晶合金。需要說明的是，銅基合金錠不是完全非晶，銅基合金錠的表層是非晶，銅基合金錠的內(nèi)部為結(jié)晶，以銅基合金錠作為壓鑄原材料壓鑄出的產(chǎn)品才是銅基非晶合金。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:Cu40-55%、Τ?25-45 %、Zr5_15%、Ni5_10%，利用通過真空感應(yīng)熔融法制造出來的銅基合金錠在真空環(huán)境下進(jìn)行壓鑄，滿足過冷所需要的冷卻速度以抑制材料結(jié)晶化，可制造出厚度為
0.5-3mm的性能好的銅基非晶合金。[0019]【具體實(shí)施方式】:
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，實(shí)施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。
[0020]實(shí)施例1。
[0021]一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu40%
Ti35%
Zr15%
Ni10%ο
[0022]一種銅基合金錠的制備方法，它包括以下步驟:
步驟A0、材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
[0023]步驟A、熔融前:將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至10_4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣,高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的20% ；
步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，通過熔融擴(kuò)散法將熔融溫度控制在1100°C，熔融時(shí)間為60min ；
步驟C、熔融結(jié)束:在20min內(nèi)將熔湯冷卻至900°C，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至KTHorr的真空度；
步驟D、倒湯:向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的60%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻30min，得到銅基合金錠。
[0024]其中，所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
[0025]其中，所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
[0026]一種銅基非晶合金，將上述銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為0.5mm的銅基非晶
I=1-Wl O
[0027]實(shí)施例2。
[0028]一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu45%
Ti45 %
Zr5%
Ni5-%。
[0029]一種銅基合金錠的制備方法，它包括以下步驟:
步驟A0、材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
[0030]步驟A、熔融前:將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至10_4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣,高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的25% ；
步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，通過熔融擴(kuò)散法將熔融溫度控制在1150°C，熔融時(shí)間為75min ；
步驟C、熔融結(jié)束:在25min內(nèi)將熔湯冷卻至950°C，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至KTHorr的真空度；
步驟D、倒湯:向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的70%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻45min，得到銅基合金錠。
[0031]其中，所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
[0032]其中，所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
[0033]一種銅基非晶合金，將上述銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為1mm的銅基非晶合金。
[0034]實(shí)施例3。
[0035]一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu55%
Ti25 %
Zr10%
Ni10%ο
[0036]一種銅基合金錠的制備方法，它包括以下步驟:
步驟A0、材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
[0037]步驟A、熔融前:將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至10_4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣,高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的26% ；
步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，通過熔融擴(kuò)散法將熔融溫度控制在1200°C，熔融時(shí)間為80min ；
步驟C、熔融結(jié)束:在28min內(nèi)將熔湯冷卻至950°C，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至KTHorr的真空度；
步驟D、倒湯:向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的75%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻55min，得到銅基合金錠。
[0038]其中，所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
[0039]其中，所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
[0040]一種銅基非晶合金，將上述銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為2mm的銅基非晶合金。
[0041]實(shí)施例4。
[0042]一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu50%Ti30%
Zr15%
Ni5% ο
[0043]一種銅基合金錠的制備方法，它包括以下步驟: 步驟A0、材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
[0044]步驟A、熔融前:將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至10_4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣,高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的30% ；
步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，通過熔融擴(kuò)散法將熔融溫度控制在1200°C，熔融時(shí)間為90min ；
步驟C、熔融結(jié)束:在30min內(nèi)將熔湯冷卻至950°C，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至KTHorr的真空度；
步驟D、倒湯:向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的80%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻60min，得到銅基合金錠。
[0045]其中，所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
[0046]其中，所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
[0047]一種銅基非晶合金，將上述銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為3mm的銅基非晶合金。
[0048]實(shí)施例5。
[0049]一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
Cu48%
Ti32%
Zr11%
Ni9% ο
[0050]一種銅基合金錠的制備方法，它包括以下步驟:
步驟A0、材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
[0051]步驟A、熔融前:將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至10_4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣,高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的20%% ；
步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，通過熔融擴(kuò)散法將熔融溫度控制在1200°C，熔融時(shí)間為60min ；
步驟C、熔融結(jié)束:在30min內(nèi)將熔湯冷卻至950°C，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至KTHorr的真空度；
步驟D、倒湯:向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的80%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻50min，得到銅基合金錠。[0052]其中，所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
[0053]其中，所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
[0054]一種銅基非晶合金，將上述銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為2.5mm的銅基非晶
I=1-Wl O
實(shí)施例6。
[0055]一種銅基合金錠，所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成:
【權(quán)利要求】
1.一種銅基合金錠，其特征在于:所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成: Cu40-55% Ti25-45 % Zr5-15% Ni5-10%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基合金錠，其特征在于:所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成: Cu40-50% Ti25-35 % Zr5-10% Ni5-10%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基合金錠，其特征在于:所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成: Cu50-55% Ti35-45 %` Zr5-10% Ni5-7%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基合金錠，其特征在于:所述銅基合金錠由以下原子百分比的原子組成: Cu45-50% Ti30-40 % Zr5-10% Ni5-10%ο
5.一種銅基合金錠的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟: 步驟A、熔融前:將真空高周波熔煉爐的熔融室抽至l(T4torr的真空度，向熔融室內(nèi)灌入高純氬氣，高純氬氣的體積占整個(gè)熔融室容積的20%-30% ； 步驟B、熔融時(shí):將銅基合金錠所需的Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬在真空高周波熔煉爐的熔融室進(jìn)行熔融，將熔融溫度控制在1100°C -1200°C，熔融時(shí)間為60-90min ；步驟C、熔融結(jié)束:在20-30min內(nèi)將熔湯冷卻至900°C _950°C，然后用抽氣泵將熔融室抽氣至lOlorr的真空度； 步驟D、倒湯:向錠模的冷卻室中灌入整個(gè)冷卻室容積的60-80%氬氣，啟動(dòng)循環(huán)式熱交換機(jī)，然后將熔湯倒入錠模中經(jīng)循環(huán)式熱交換機(jī)冷卻30-60min，得到銅基合金錠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟A之前還包括步驟A0，材料前處理:將Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬和Ni金屬通過油壓切割機(jī)切割，然后用超聲波洗滌機(jī)器洗滌。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟B通過熔融擴(kuò)散法將控制在1100°c -1200°c之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基合金錠的制備方法，其特征在于:所述步驟D中熔湯倒入錠模中時(shí)，需要按照3min以內(nèi)倒入50kg的速度進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基合金錠的制備方法，其特征在于:所述Cu金屬、Ti金屬、Zr金屬、Ni金屬均使用純度為99.9%以上的原材料。
10.一種銅基非晶合金，其特征在于:將如權(quán)利要求5所述的銅基合金錠進(jìn)行壓鑄，得到厚度為0.5mm-3mm的銅基非晶合金。
【文檔編號(hào)】C22C45/00GK103866156SQ201410133026
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】李奉珪 申請(qǐng)人:東莞臺(tái)一盈拓科技股份有限公司