專利名稱：高強度Ni－Nb二元塊體金屬玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強度Ni-Nb二元塊體金屬玻璃，屬非晶新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從1959年美國加洲大學的Duewz教授等人首次制備成功Au-Si非晶合金后，非晶態(tài)合金由于其獨特的無序結(jié)構(gòu)、兼有一般金屬和玻璃的特性以及其獨特的物理性能，而引起了廣泛的關(guān)注和極大的興趣。但是第一代非晶態(tài)合金的形成需要很高的冷卻速率，只能制備成條帶或細絲狀，極大地限制了非晶態(tài)合金的應(yīng)用范圍。塊體金屬玻璃的出現(xiàn)從很大程度上拓寬了非晶合金的應(yīng)用研究領(lǐng)域。
日本東北大學的井上以及美國加州理工大學的Johnson等人提出的非晶形成的經(jīng)驗規(guī)律和過冷液相區(qū)標準，對探索新合金體系有一定的幫助和指導(dǎo)作用。依據(jù)這些經(jīng)驗規(guī)則，因為二元合金的組元過少，缺乏足夠的“混亂度”，所以二元合金是無法形成塊體金屬玻璃的；另一方面，根據(jù)約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度的定義和深共晶原則，合金在共晶點附近由于其熔點最低，是最容易形成塊體金屬玻璃的，所以當Ni-Nb合金在共晶點附近不能形成完全的塊體金屬玻璃的時候，一般認為Ni-Nb二元合金是不能形成塊體金屬玻璃的。但是事實并非如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強度Ni-Nb二元塊體金屬玻璃。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段來實現(xiàn)的。
一種高強度Ni-Nb二元塊體金屬玻璃，其特征在于其化學組成以原子百分比計為Ni 61.5～62.5％，Nb 37.5～38.5％。
把上述高純度原材料按各自原子百分比配成母合金在氬氣保護的非自耗電弧爐中反復(fù)熔煉均勻，然后取一部分放在水冷銅模上重新熔化后吸鑄入銅模，急冷獲得2mm直徑以上的非晶態(tài)Ni-Nb試樣。
本發(fā)明是在系統(tǒng)研究Cu-Zr二元合金體系非晶形成能力的基礎(chǔ)上，通過熱力學計算得到一個比較粗略的評估方法，并應(yīng)用于Ni-Nb二元合金體系，發(fā)現(xiàn)Ni62Nb38合金是Ni-Nb二元合金中形成能力最強的合金，通過實驗證實，獲得了Ni62Nb38塊體金屬玻璃。
本發(fā)明所涉及的Ni62Nb38塊體金屬玻璃具有以下顯著的特點1.有較高的玻璃形成能力，在銅模吸鑄激冷條件下，其臨界尺寸大于2毫米；2.有較高的熱穩(wěn)定性，20℃/分加熱速率下其晶化溫度高于600℃；3.具有極高的強度，其壓縮強度超過3.1GPa，楊氏模量大于200GPa。
該合金可以主要應(yīng)用于要求高強度、耐磨損的微機械器件，也可以應(yīng)用于其它有高強度要求的特殊領(lǐng)域。


圖1 Ni-Nb二元合金激冷試樣的X光圖。
圖2 Ni62Nb38二元塊體金屬玻璃的激冷試樣的高分辨電鏡照片。
圖3 Ni62Nb38二元塊體金屬玻璃的DSC曲線。
圖4 Ni62Nb38二元塊體金屬玻璃的壓縮曲線。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例一本實施例采用的合金成分是Ni62Nb38。其制備的工藝過程如下將99.9％以上純度的Ni、Nb高純金屬按各自原子百分比配成母合金在氬氣保護的非自耗電弧爐中反復(fù)熔煉均勻，然后取一部分放在水冷銅模上重新熔化后吸鑄入銅模，急冷獲得直徑2mm的非晶態(tài)Ni-Nb試樣。
經(jīng)檢測2毫米直徑鑄棒確實是無序非晶態(tài)結(jié)構(gòu)(圖1及圖2)，在20度/分鐘加熱速率下其晶化溫度高于600度(圖3)，在10-4秒-1應(yīng)變速率下的壓縮強度大于3.1GPa(圖4)。
權(quán)利要求
1.一種高強度Ni-Nb二元塊體金屬玻璃，其特征在于其化學組成以原子百分比計為Ni 61.5～62.5％，Nb 37.5～38.5％。
2.按權(quán)利要求1所述的高強度Ni-Nb二元塊體金屬玻璃，其特征在于所述的高強度Ni-Nb二元塊體金屬玻璃的直徑為2毫米以上，其壓縮強度超過3.1GPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強度Ni－Nb二元塊體金屬玻璃，其原子組成為Ni 61.5～ 62.5％，Nb 37.5～38.5％。將99.9％以上純度的Ni、Nb高純合金在高純氬保護下通過電弧熔煉獲得母合金，熔化后通過銅模澆鑄激冷獲得2毫米以上直徑的塊體金屬玻璃試樣。本發(fā)明的Ni－Nb二元塊體金屬玻璃具有極高的強度和一定的塑性，其壓縮強度超過3.1GPa，總延伸率約為2.5％，同時該二元塊體金屬玻璃具有較高的熱穩(wěn)定性，其晶化溫度超過600度。
文檔編號B22D27/04GK1944701SQ20061011731
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者夏雷, 董遠達, 方守獅, 王慶, 丁鼎, 單紹泰 申請人:上海大學