(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及鈦合金或非晶合金領(lǐng)域，具體來說是一種同時(shí)具有超高強(qiáng)度和塑性匹配的鈦基非晶復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
鈦基非晶合金由于具有高的強(qiáng)度和低的密度以及良好的耐蝕性，在航空、航天、微型機(jī)械、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域具有非常潛在的應(yīng)用前景。但是由于高度局域化變形帶來的非晶合金的本征脆性制約了其作為高強(qiáng)韌結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。因而通過第二相增強(qiáng)制備Ti基自生非晶復(fù)合材料，可以解決其室溫脆性的問題，同時(shí)兼具非晶合金輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。近幾年，人們開發(fā)出了一些鈦基非晶復(fù)合材料體系，如Ti-Zr-V-Cu-Be，Ti-Zr-V-Cu-Al-Be，Ti-Cu-Ni-Sn-Nb，Ti-Zr-Ni-Be-Ta等。中國科學(xué)院金屬研究所的專利《內(nèi)生韌性相增強(qiáng)Ti基非晶復(fù)合材料及其制備方法》(公開號(hào)：102296253A)中通過電弧熔煉+噴鑄的方法獲得的成分為Ti52.9Zr34.5Ni1.6Cu4.2Be6.8的β-Ti固溶體增強(qiáng)的Ti基非晶復(fù)合材料壓縮強(qiáng)度為1207MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度為1913MPa，壓縮應(yīng)變?yōu)?4％。蘭州理工大學(xué)的專利《形狀記憶晶相強(qiáng)韌化Ti基非晶復(fù)合材料及其制備方法》(公開號(hào)：102978541A)通過反重力吸鑄的方法獲得成分為(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20的過冷奧氏體相B2-TiNi和馬氏體相B19’-TiNi增韌Ti基非晶復(fù)合材料壓縮屈服強(qiáng)度為1504MPa，斷裂強(qiáng)度為2582MPa，塑性應(yīng)變?yōu)?5％，并表現(xiàn)出加工硬化。太原理工大學(xué)的專利《球晶增韌的非晶基復(fù)合材料的制備方法》(公開號(hào)：102776453A)通過半固態(tài)處理+定向凝固的方法獲得成分為Zr60Ti14.7Nb5.3Cu5.6Ni4.4Be10的球晶增韌的非晶復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性分別達(dá)到1500MPa和12％。檢索文獻(xiàn)資料中，具有β-Ti枝晶相增強(qiáng)的Ti66Cu8Ni4.8Sn7.2Nb1合金屈服強(qiáng)度為940MPa，斷裂強(qiáng)度為2000MPa，塑性應(yīng)變28％(J.Eckert,J.Das,etal.DeformationbehaviorofaTi66Cu8Ni4.8Sn7.2Nb14nanostructuredcompositecontainingductiledendrites,JournalofAlloysandCompounds,2007(434-435):13-17.)成分為Ti48Zr20Be15V12Cu5的非晶復(fù)合材料屈服強(qiáng)度為1400MPa,斷裂強(qiáng)度為1990MPa,塑性應(yīng)變?yōu)?1.0％(J.W.Qiao，H.Y.Ye,etal.Distinguishedwork-hardeningcapacityofaTi-basedmetallicglassmatrixcompositeupondynamicloading,MaterialsScience&EngineeringA,(2013)277–280)。在我們先前的研究中，將Ti48Zr20Be15V12Cu5的非晶復(fù)合材料中的V元素替換成Nb元素所獲得的Ti48Zr20Nb12Cu5Be15的非晶復(fù)合材料擁有了比較優(yōu)異的綜合力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度為1370MPa,斷裂強(qiáng)度為2513MPa,塑性應(yīng)變?yōu)?3％(JieBai,JinshanLi,etal.DeformationMicromechanismsofaTi-basedMetallicGlassCompositewithExcellentMechanicalProperties.MaterialsScienceForumVols.745-746(2013)pp809-814)。由于Ti、Zr等元素對N等間隙元素十分敏感且有很強(qiáng)的結(jié)合能力，因而N元素通常被視為必須盡量消除的有害雜質(zhì)元素。所以上述的鈦基非晶復(fù)合材料的制備過程都是采用純度很高的原料在10-3Pa級別的高真空下進(jìn)行的，高純原料和高真空設(shè)備的使用必然帶來高昂的制備成本；同時(shí)抽高真空需要很長時(shí)間，從而延長了制備周期。這些不利因素都會(huì)成為鈦基非晶復(fù)合材料邁向工業(yè)化生產(chǎn)過程中的嚴(yán)重阻礙。南京工程學(xué)院的專利《一種氮元素?fù)诫s強(qiáng)韌化金屬玻璃復(fù)合材料及其制備方法》(公開號(hào)：104264082A)在Ti-Zr-Nb-Cu-Al-Be系列的非晶復(fù)合材料中摻入氮元素，使得原有的非晶復(fù)合材料性能有所提升，其成分范圍為52≤Ti≤60，14≤Zr≤18，7.5≤Nb≤9，3≤Cu≤8，2≤Al≤4，6≤Be≤14，0.5≤N≤2。其非晶復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度≥1100MPa，室溫拉伸塑性≥5％。然而，1100MPa的非晶復(fù)合材料與現(xiàn)有的高強(qiáng)度鈦合金以及一些非晶復(fù)合材料相比并不具有性能上的優(yōu)勢。我們所研發(fā)的成分為Ti48Zr20Nb12Cu5Be15的鈦基非晶復(fù)合材料本身就具有非常良好的綜合力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度可以達(dá)到1300MPa，斷裂塑性可以達(dá)到30％，該成分的鈦基非晶復(fù)合材料在性能上相比現(xiàn)有的非晶復(fù)合材料具有一定的性能優(yōu)勢?；赥i48Zr20Nb12Cu5Be15鈦基非晶復(fù)合材料研究發(fā)現(xiàn)，N元素的添加可以大幅提高其屈服強(qiáng)度而少量犧牲其塑性，并且這一成分的鈦基非晶復(fù)合材料的N元素可添加范圍很寬，使得本專利中的方法具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。本專利中所獲得的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料比上述專利中的非晶復(fù)合材料具有更優(yōu)的綜合性能。在力學(xué)性能方面也超過前面所提到的相關(guān)非晶復(fù)合材料，具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了能在不犧牲塑性的前提下獲得更高的屈服強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度，本發(fā)明提出了一種(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N元素組成，所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通過由純度≥99.99％的塊狀Ti、Zr、Nb、Cu和純度≥99％的塊狀Be熔煉合成。N元素通過在熔煉過程中添加TiN粉末的方式引入。本發(fā)明提出的制備所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的具體過程如下：第一步，原料的表面處理。第二步，配料。配料時(shí)，設(shè)一個(gè)錠子的質(zhì)量為30g；按照錠子的質(zhì)量計(jì)算出各元素的質(zhì)量。第三步，N元素引入。N元素的添加量為1000～8000ppm；N元素通過的TiN粉末的方式引入合金中，將計(jì)算得到的質(zhì)量為0.133～1.064g的TiN粉末采用Ti箔包裹后與經(jīng)過表面處理的塊狀Ti原料一起放入真空電弧熔煉爐中熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉電流為150A，熔煉時(shí)間為1min，熔煉完成后獲得含N鈦錠。為防止Ti元素質(zhì)量超出計(jì)算值，從第二步中所配Ti原料的質(zhì)量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的質(zhì)量。第四步，制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金錠。將獲得的含N鈦錠與經(jīng)過表面處理的塊狀的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空電弧熔煉爐中，熔煉制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金錠。熔煉時(shí)，對含N鈦錠及各種元素的塊狀原料進(jìn)行三次熔煉，每次熔煉時(shí)將合金錠翻轉(zhuǎn)180°，以保證合金錠成分均勻。三次熔煉過程中通高純氬氣保護(hù)。第五步，噴鑄。將得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17合金錠破碎后，取6～7.5g的合金試樣置于下端開口的石英坩堝內(nèi)。噴鑄爐的感應(yīng)線圈通電對石英坩堝內(nèi)的合金試樣加熱至完全熔化。向石英坩堝內(nèi)注入高純氬氣，噴鑄時(shí)噴鑄氣罐中高純氬氣的氣壓為2×104Pa，石英坩堝內(nèi)的合金試樣溶液在高純氬氣氣流的壓力下噴鑄至水冷的無氧銅模具中，形成棒狀(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59～96.83N0.41～3.17非晶復(fù)合材料，所述噴鑄爐熔煉的功率為12KW。本發(fā)明中通過在制備Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶復(fù)合材料過程中控制N元素的添加范圍，不改變原有Ti48Zr20Nb12Cu5Be15非晶復(fù)合材料的枝晶體積分?jǐn)?shù)，利用N在枝晶中的固溶強(qiáng)化作用，獲得的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料具有更高的屈服強(qiáng)度，同時(shí)具有較強(qiáng)的斷裂塑性。其屈服強(qiáng)度比現(xiàn)有屈服強(qiáng)度最高的Ti基非晶復(fù)合材料高出許多，即400～1000MPa，具備明顯的性能優(yōu)勢，實(shí)施示例所列的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料力學(xué)性能如表1所示。同時(shí)，該(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的N元素可添加范圍非常廣，N元素的質(zhì)量百分比為1000ppm～8000ppm，原子百分比最高可以達(dá)到3.17％，在該(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料中通過適當(dāng)調(diào)控N元素的添加量，合理調(diào)整(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的力學(xué)性能，從而獲得適合的強(qiáng)度和塑性。表1(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料力學(xué)性能成分Vf(％)σyσfεp(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41551450278046(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81501610263037(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61541880262030(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2552080243016(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17502150238012附圖說明圖1是實(shí)施例一提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41非晶復(fù)合材料的XRD衍射曲線；圖2是實(shí)施例一提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41非晶復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡組織照片；圖3是實(shí)施例一提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41非晶復(fù)合材料的壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：單軸向壓縮，應(yīng)變速率為1×10-4s-1,試樣尺寸：Φ3×6mm；圖4是實(shí)施例二提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81非晶復(fù)合材料的XRD衍射曲線；圖5是實(shí)施例二提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81非晶復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡組織照片；圖6是實(shí)施例二提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81非晶復(fù)合材料的壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：單軸向壓縮，應(yīng)變速率為1×10-4s-1,試樣尺寸：Φ3×6mm；圖7是實(shí)施例三提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61非晶復(fù)合材料的XRD衍射曲線；圖8是實(shí)施例三提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61非晶復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡組織照片；圖9是實(shí)施例三提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61非晶復(fù)合材料的壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：單軸向壓縮，應(yīng)變速率為1×10-4s-1,試樣尺寸：Φ3×6mm；圖10是實(shí)施例四提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2非晶復(fù)合材料的XRD衍射曲線；圖11是實(shí)施例四提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2非晶復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡組織照片；圖12是實(shí)施例四提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2非晶復(fù)合材料的壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：單軸向壓縮，應(yīng)變速率為1×10-4s-1,試樣尺寸：Φ3×6mm；圖13是實(shí)施例五提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17非晶復(fù)合材料的XRD衍射曲線；圖14是實(shí)施例五提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17非晶復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡組織照片；圖15是實(shí)施例五提供的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17非晶復(fù)合材料的壓縮試驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線：單軸向壓縮，應(yīng)變速率為1×10-4s-1,試樣尺寸：Φ3×6mm。圖16是本發(fā)明的流程圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例一本實(shí)施例是一種(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料。本實(shí)施實(shí)例所述的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N六種元素組成，所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通過由純度≥99.99％的塊狀Ti、Zr、Nb、Cu和純度≥99％的塊狀Be熔煉合成。N元素通過在熔煉過程中添加TiN粉末的方式引入。本實(shí)施實(shí)例所提出的制備所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的過程如下：第一步，原料的表面處理。將Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料用砂輪打磨掉表面氧化皮后浸泡在酒精中采用超聲波震蕩去除油污等表面雜質(zhì)，得到經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料。第二步，配料。將Ti-Zr-Nb-Cu-Be各元素的原子百分比轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比，按照一個(gè)錠子30g計(jì)算各組成元素的質(zhì)量，分別稱取元素相應(yīng)質(zhì)量的經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料，用于后續(xù)的熔煉過程中。第三步，N元素引入。本實(shí)施示例中N元素的添加量為1000ppm，即N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％，按照30g的非晶復(fù)合材料計(jì)算，1000ppm的N元素為0.03g。N元素通過的TiN粉末的方式引入合金中，經(jīng)過計(jì)算0.03g的N元素相應(yīng)的TiN質(zhì)量為0.133g。TiN粉末采用0.226g除去表面油污并干燥后的Ti箔包裹，以防止TiN粉末在熔煉過程中損失；為防止Ti元素質(zhì)量超出計(jì)算值，從第二步中所配Ti原料的質(zhì)量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的質(zhì)量。將經(jīng)過Ti箔包裹后的TiN粉末與經(jīng)過表面處理的塊狀Ti原料一起放入真空電弧熔煉爐中熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉電流為150A，熔煉時(shí)間為1min，熔煉完成后獲得含N鈦錠。第四步，制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41合金錠。將獲得的含N鈦錠與經(jīng)過表面處理的塊狀的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空電弧熔煉爐中，熔煉制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41合金錠。具體是，真空電弧熔煉爐的熔煉電流為400A，采用常規(guī)的電弧熔煉方法，在對爐中的含N鈦錠及各種元素的塊狀原料進(jìn)行第一次熔煉，熔煉時(shí)間為5min，得到合金熔液。熔煉結(jié)束后，將得到的合金熔液在真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝中降溫凝固為合金錠；將凝固所得到的合金錠翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)所述第一次熔煉的過程，進(jìn)行第二次熔煉，熔煉時(shí)間為5min。所述重復(fù)熔煉的過程為三次，以保證合金錠成分均勻。熔煉過程中通高純氬氣保護(hù)。熔煉結(jié)束后，得到(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41合金錠。第五步，噴鑄。將得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41合金錠破碎后，取6.5g的合金試樣置于下端開有直徑為0.5mm開口的石英坩堝內(nèi)。通過機(jī)械泵將爐腔內(nèi)的氣壓抽到6×10-3Pa，然后回充0.5個(gè)大氣壓的高純氬氣作為保護(hù)氣氛。噴鑄爐的感應(yīng)線圈通電對石英坩堝內(nèi)的合金試樣加熱至完全熔化。打開噴鑄爐的噴氣閥，向石英坩堝內(nèi)注入高純氬氣，噴鑄時(shí)噴鑄氣罐中高純氬氣的氣壓為2×104Pa，以保證有足夠的氣流將合金試樣溶液從石英坩堝底部的開孔處快速噴出，石英坩堝內(nèi)的合金試樣溶液在高純氬氣氣流的壓力下噴鑄至水冷的無氧銅模具中，形成直徑為3mm長度為80mm的棒狀(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41非晶復(fù)合材料，所述噴鑄爐熔煉的功率為12KW。將得到的非晶復(fù)合材料棒切成Φ3mm×6mm的試樣，進(jìn)行X射線衍射、元素分析、金相觀察和單軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：獲得的非晶復(fù)合材料棒材中的N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1000ppm，換算成各元素的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.59N0.41，枝晶相體積分?jǐn)?shù)為55％，壓縮屈服強(qiáng)度σy為1450MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度σf為2780MPa，斷裂前塑性應(yīng)變?chǔ)舙為46％。實(shí)施例二本實(shí)施例是一種(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料。本實(shí)施實(shí)例所述的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N六種元素組成，所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通過由純度≥99.99％的塊狀Ti、Zr、Nb、Cu和純度≥99％的塊狀Be熔煉合成。N元素通過在熔煉過程中添加TiN粉末的方式引入。本實(shí)施實(shí)例所提出的制備所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的過程如下：第一步，原料的表面處理。將Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料用砂輪打磨掉表面氧化皮后浸泡在酒精中采用超聲波震蕩去除油污等表面雜質(zhì)，得到經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料。第二步，配料。將Ti-Zr-Nb-Cu-Be各元素的原子百分比轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比，按照一個(gè)錠子30g計(jì)算各組成元素的質(zhì)量，分別稱取元素相應(yīng)質(zhì)量的經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料，用于后續(xù)的熔煉過程中。第三步，N元素引入。本實(shí)施示例中N元素的添加量為2000ppm，即N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％，按照30g的非晶復(fù)合材料計(jì)算，2000ppm的N元素為0.06g。N元素通過的TiN粉末的方式引入合金中，經(jīng)過計(jì)算0.06g的N元素相應(yīng)的TiN質(zhì)量為0.266g。TiN粉末采用0.484g除去表面油污并干燥后的的Ti箔包裹，以防止TiN粉末在熔煉過程中損失；為防止Ti元素質(zhì)量超出計(jì)算值，從第二步中所配Ti原料的質(zhì)量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的質(zhì)量。將經(jīng)過Ti箔包裹后的TiN粉末與經(jīng)過表面處理的塊狀Ti原料一起放入真空電弧熔煉爐中熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉電流為150A，熔煉時(shí)間為1min，熔煉完成后獲得含N鈦錠。第四步，制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81合金錠。將獲得的含N鈦錠與經(jīng)過表面處理的塊狀的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空電弧熔煉爐中，熔煉制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81合金錠。具體是，真空電弧熔煉爐的熔煉電流為400A，采用常規(guī)的電弧熔煉方法，在對爐中的含N鈦錠及各種元素的塊狀原料進(jìn)行第一次熔煉，熔煉時(shí)間為5min，得到合金熔液。熔煉結(jié)束后，將得到的合金熔液在真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝中降溫凝固為合金錠；將凝固所得到的合金錠翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)所述第一次熔煉的過程，進(jìn)行第二次熔煉，熔煉時(shí)間為5min。所述重復(fù)熔煉的過程為三次，以保證合金錠成分均勻。熔煉過程中通高純氬氣保護(hù)。熔煉結(jié)束后，得到(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81合金錠。第五步，噴鑄。將得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81合金錠破碎后，取7.5g的合金試樣置于下端開有直徑為0.5mm開口的石英坩堝內(nèi)。通過機(jī)械泵將爐腔內(nèi)的氣壓抽到6×10-3Pa，然后回充0.5個(gè)大氣壓的高純氬氣作為保護(hù)氣氛。噴鑄爐的感應(yīng)線圈通電對石英坩堝內(nèi)的合金試樣加熱至完全熔化。打開噴鑄爐的噴氣閥，向石英坩堝內(nèi)注入高純氬氣，噴鑄時(shí)噴鑄氣罐中高純氬氣的氣壓為2×104Pa，以保證有足夠的氣流將合金試樣溶液從石英坩堝底部的開孔處快速噴出，石英坩堝內(nèi)的合金試樣溶液在高純氬氣氣流的壓力下噴鑄至水冷的無氧銅模具中，形成直徑為3mm長度為80mm的棒狀(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81非晶復(fù)合材料，所述噴鑄爐熔煉的功率為12KW。將得到的非晶復(fù)合材料棒切成Φ3mm×6mm的試樣，進(jìn)行X射線衍射、元素分析、金相觀察和單軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：獲得的非晶復(fù)合材料棒材中的N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2000ppm，換算成各元素的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)99.19N0.81，枝晶相體積分?jǐn)?shù)為50％，壓縮屈服強(qiáng)度σy為1610MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度σf為2630MPa，斷裂前塑性應(yīng)變?chǔ)舙為37％。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料。本實(shí)施實(shí)例所述的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N六種元素組成，所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通過由純度≥99.99％的塊狀Ti、Zr、Nb、Cu和純度≥99％的塊狀Be熔煉合成。N元素通過在熔煉過程中添加TiN粉末的方式引入。本實(shí)施實(shí)例所提出的制備所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的過程如下：第一步，原料的表面處理。將Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料用砂輪打磨掉表面氧化皮后浸泡在酒精中采用超聲波震蕩去除油污等表面雜質(zhì)，得到經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料。第二步，配料。將Ti-Zr-Nb-Cu-Be各元素的原子百分比轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比，按照一個(gè)錠子30g計(jì)算各組成元素的質(zhì)量，分別稱取元素相應(yīng)質(zhì)量的經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料，用于后續(xù)的熔煉過程中。第三步，N元素引入。本實(shí)施示例中N元素的添加量為4000ppm，即N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4％，按照30g的非晶復(fù)合材料計(jì)算，4000ppm的N元素為0.12g。N元素通過的TiN粉末的方式引入合金中，經(jīng)過計(jì)算0.12g的N元素相應(yīng)的TiN質(zhì)量為0.532g。TiN粉末采用0.302g除去表面油污并干燥后的的Ti箔包裹，以防止TiN粉末在熔煉過程中損失；為防止Ti元素質(zhì)量超出計(jì)算值，從第二步中所配Ti原料的質(zhì)量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的質(zhì)量。將經(jīng)過Ti箔包裹后的TiN粉末與經(jīng)過表面處理的塊狀Ti原料一起放入真空電弧熔煉爐中熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉電流為150A，熔煉時(shí)間為1min，熔煉完成后獲得含N鈦錠。第四步，制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61合金錠。將獲得的含N鈦錠與經(jīng)過表面處理的塊狀的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空電弧熔煉爐中，熔煉制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61合金錠。具體是，真空電弧熔煉爐的熔煉電流為400A，采用常規(guī)的電弧熔煉方法，在對爐中的含N鈦錠及各種元素的塊狀原料進(jìn)行第一次熔煉，熔煉時(shí)間為5min，得到合金熔液。熔煉結(jié)束后，將得到的合金熔液在真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝中降溫凝固為合金錠；將凝固所得到的合金錠翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)所述第一次熔煉的過程，進(jìn)行第二次熔煉，熔煉時(shí)間為5min。所述重復(fù)熔煉的過程為三次，以保證合金錠成分均勻。熔煉過程中通高純氬氣保護(hù)。熔煉結(jié)束后，得到(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61合金錠。第五步，噴鑄。將得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61合金錠破碎后，取6g的合金試樣置于下端開有直徑為0.5mm開口的石英坩堝內(nèi)。通過機(jī)械泵將爐腔內(nèi)的氣壓抽到6×10-3Pa，然后回充0.5個(gè)大氣壓的高純氬氣作為保護(hù)氣氛。噴鑄爐的感應(yīng)線圈通電對石英坩堝內(nèi)的合金試樣加熱至完全熔化。打開噴鑄爐的噴氣閥，向石英坩堝內(nèi)注入高純氬氣，噴鑄時(shí)噴鑄氣罐中高純氬氣的氣壓為2×104Pa，以保證有足夠的氣流將合金試樣溶液從石英坩堝底部的開孔處快速噴出，石英坩堝內(nèi)的合金試樣溶液在高純氬氣氣流的壓力下噴鑄至水冷的無氧銅模具中，形成直徑為3mm長度為80mm的棒狀(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61非晶復(fù)合材料，所述噴鑄爐熔煉的功率為12KW。將得到的非晶復(fù)合材料棒切成Φ3mm×6mm的試樣，進(jìn)行X射線衍射、元素分析、金相觀察和單軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：獲得的非晶復(fù)合材料棒材中的N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4000ppm，換算成各元素的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98.39N1.61，枝晶相體積分?jǐn)?shù)為54％，壓縮屈服強(qiáng)度σy為1880MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度σf為2620MPa，斷裂前塑性應(yīng)變?chǔ)舙為30％。實(shí)施例四本實(shí)施例是一種(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料。本實(shí)施實(shí)例所述的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N六種元素組成，所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通過由純度≥99.99％的塊狀Ti、Zr、Nb、Cu和純度≥99％的塊狀Be熔煉合成。N元素通過在熔煉過程中添加TiN粉末的方式引入。本實(shí)施實(shí)例所提出的制備所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的過程如下：第一步，原料的表面處理。將Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料用砂輪打磨掉表面氧化皮后浸泡在酒精中采用超聲波震蕩去除油污等表面雜質(zhì)，得到經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料。第二步，配料。將Ti-Zr-Nb-Cu-Be各元素的原子百分比轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比，按照一個(gè)錠子30g計(jì)算各組成元素的質(zhì)量，分別稱取元素相應(yīng)質(zhì)量的經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料，用于后續(xù)的熔煉過程中。第三步，N元素引入。本實(shí)施示例中N元素的添加量為5000ppm，即N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％，按照30g的非晶復(fù)合材料計(jì)算，5000ppm的N元素為0.15g。N元素通過的TiN粉末的方式引入合金中，經(jīng)過計(jì)算0.15g的N元素相應(yīng)的TiN質(zhì)量為0.665g。TiN粉末采用0.461g除去表面油污并干燥后的的Ti箔包裹，以防止TiN粉末在熔煉過程中損失；為防止Ti元素質(zhì)量超出計(jì)算值，從第二步中所配Ti原料的質(zhì)量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的質(zhì)量。將經(jīng)過Ti箔包裹后的TiN粉末與經(jīng)過表面處理的塊狀Ti原料一起放入真空電弧熔煉爐中熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉電流為150A，熔煉時(shí)間為1min，熔煉完成后獲得含N鈦錠。第四步，制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2合金錠。將獲得的含N鈦錠與經(jīng)過表面處理的塊狀的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空電弧熔煉爐中，熔煉制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2合金錠。具體是，真空電弧熔煉爐的熔煉電流為400A，采用常規(guī)的電弧熔煉方法，在對爐中的含N鈦錠及各種元素的塊狀原料進(jìn)行第一次熔煉，熔煉時(shí)間為5min，得到合金熔液。熔煉結(jié)束后，將得到的合金熔液在真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝中降溫凝固為合金錠；將凝固所得到的合金錠翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)所述第一次熔煉的過程，進(jìn)行第二次熔煉，熔煉時(shí)間為5min。所述重復(fù)熔煉的過程為三次，以保證合金錠成分均勻。熔煉過程中通高純氬氣保護(hù)。熔煉結(jié)束后，得到(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2合金錠。第五步，噴鑄。將得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2合金錠破碎后，取7g的合金試樣置于下端開有直徑為0.5mm開口的石英坩堝內(nèi)。通過機(jī)械泵將爐腔內(nèi)的氣壓抽到6×10-3Pa，然后回充0.5個(gè)大氣壓的高純氬氣作為保護(hù)氣氛。噴鑄爐的感應(yīng)線圈通電對石英坩堝內(nèi)的合金試樣加熱至完全熔化。打開噴鑄爐的噴氣閥，向石英坩堝內(nèi)注入高純氬氣，噴鑄時(shí)噴鑄氣罐中高純氬氣的氣壓為2×104Pa，以保證有足夠的氣流將合金試樣溶液從石英坩堝底部的開孔處快速噴出，石英坩堝內(nèi)的合金試樣溶液在高純氬氣氣流的壓力下噴鑄至水冷的無氧銅模具中，形成直徑為3mm長度為80mm的棒狀(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2非晶復(fù)合材料，所述噴鑄爐熔煉的功率為12KW。將得到的非晶復(fù)合材料棒切成Φ3mm×6mm的試樣，進(jìn)行X射線衍射、元素分析、金相觀察和單軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：獲得的非晶復(fù)合材料棒材中的N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5000ppm，換算成各元素的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)98N2，枝晶相體積分?jǐn)?shù)為55％，壓縮屈服強(qiáng)度σy為2080MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度σf為2430MPa，斷裂前塑性應(yīng)變?chǔ)舙為16％。實(shí)施例五本實(shí)施例是一種(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料。本實(shí)施實(shí)例所述的(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料由Ti、Zr、Nb、Cu、Be和N六種元素組成，所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17，其中Ti、Zr、Nb、Cu、Be通過由純度≥99.99％的塊狀Ti、Zr、Nb、Cu和純度≥99％的塊狀Be熔煉合成。N元素通過在熔煉過程中添加TiN粉末的方式引入。本實(shí)施實(shí)例所提出的制備所述(Ti-Zr-Nb-Cu-Be)-N系非晶復(fù)合材料的過程如下：第一步，原料的表面處理。將Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料用砂輪打磨掉表面氧化皮后浸泡在酒精中采用超聲波震蕩去除油污等表面雜質(zhì)，得到經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料。第二步，配料。將Ti-Zr-Nb-Cu-Be各元素的原子百分比轉(zhuǎn)換為質(zhì)量百分比，按照一個(gè)錠子30g計(jì)算各組成元素的質(zhì)量，分別稱取元素相應(yīng)質(zhì)量的經(jīng)過表面處理的Ti、Zr、Nb、Cu和Be塊狀原料，用于后續(xù)的熔煉過程中。第三步，N元素引入。本實(shí)施示例中N元素的添加量為8000ppm，即N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8％，按照30g的非晶復(fù)合材料計(jì)算，8000ppm的N元素為0.24g。N元素通過的TiN粉末的方式引入合金中，經(jīng)過計(jì)算0.24g的N元素相應(yīng)的TiN質(zhì)量為1.064g。TiN粉末采用0.563g除去表面油污并干燥后的的Ti箔包裹，以防止TiN粉末在熔煉過程中損失；為防止Ti元素質(zhì)量超出計(jì)算值，從第二步中所配Ti原料的質(zhì)量中扣除用于包裹TiN粉末的Ti箔的質(zhì)量。將經(jīng)過Ti箔包裹后的TiN粉末與經(jīng)過表面處理的塊狀Ti原料一起放入真空電弧熔煉爐中熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉電流為150A，熔煉時(shí)間為1min，熔煉完成后獲得含N鈦錠。第四步，制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17合金錠。將獲得的含N鈦錠與經(jīng)過表面處理的塊狀的Zr、Nb、Cu和Be原料一起放入真空電弧熔煉爐中，熔煉制備(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17合金錠。具體是，真空電弧熔煉爐的熔煉電流為400A，采用常規(guī)的電弧熔煉方法，在對爐中的含N鈦錠及各種元素的塊狀原料進(jìn)行第一次熔煉，熔煉時(shí)間為5min，得到合金熔液。熔煉結(jié)束后，將得到的合金熔液在真空電弧熔煉爐的水冷銅坩堝中降溫凝固為合金錠；將凝固所得到的合金錠翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)所述第一次熔煉的過程，進(jìn)行第二次熔煉，熔煉時(shí)間為5min。所述重復(fù)熔煉的過程為三次，以保證合金錠成分均勻。熔煉過程中通高純氬氣保護(hù)。熔煉結(jié)束后，得到(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17合金錠。第五步，噴鑄。將得到的(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17合金錠破碎后，取7.3g的合金試樣置于下端開有直徑為0.5mm開口的石英坩堝內(nèi)。通過機(jī)械泵將爐腔內(nèi)的氣壓抽到6×10-3Pa，然后回充0.5個(gè)大氣壓的高純氬氣作為保護(hù)氣氛。噴鑄爐的感應(yīng)線圈通電對石英坩堝內(nèi)的合金試樣加熱至完全熔化。打開噴鑄爐的噴氣閥，向石英坩堝內(nèi)注入高純氬氣，噴鑄時(shí)噴鑄氣罐中高純氬氣的氣壓為2×104Pa，以保證有足夠的氣流將合金試樣溶液從石英坩堝底部的開孔處快速噴出，石英坩堝內(nèi)的合金試樣溶液在高純氬氣氣流的壓力下噴鑄至水冷的無氧銅模具中，形成直徑為3mm長度為80mm的棒狀(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17非晶復(fù)合材料，所述噴鑄爐熔煉的功率為12KW。將得到的非晶復(fù)合材料棒切成Φ3mm×6mm的試樣，進(jìn)行X射線衍射、元素分析、金相觀察和單軸壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為：獲得的非晶復(fù)合材料棒材中的N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8000ppm，換算成各元素的原子百分比為(Ti48Zr20Nb12Cu5Be15)96.83N3.17，枝晶相體積分?jǐn)?shù)為50％，壓縮屈服強(qiáng)度σy為2150MPa，壓縮斷裂強(qiáng)度σf為2380MPa，斷裂前塑性應(yīng)變?chǔ)舙為12％。