含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于：所述合金的組分及原子百分比為（Mg0.585Cu0.305Y0.11)90X10（X=Zr,Ti,Be），雜質(zhì)元素及原子百分比為O≤0.002%。本發(fā)明通過通過在Mg58.5Cu30.5Y11中加入原子分?jǐn)?shù)為10%的Zr、Ti和Be元素，使合金分別產(chǎn)生了不同的晶態(tài)第二相，相比于基體相，它們擁有更高的強度，所以能在壓縮過程中阻礙剪切帶的擴展，使非晶的斷裂強度得到提高。解決了鎂基非晶無法展示出真實斷裂強度的問題，為非晶復(fù)合材料的應(yīng)用提供了一條很有前景的途徑。
【專利說明】含高溶點元素的鎂基非晶復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非晶復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及具有高斷裂強度的鎂基非晶復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂為元素周期表中II A族堿土金屬元素，相對原子質(zhì)量為24.305，在所有結(jié)構(gòu)金屬中，密排六方結(jié)構(gòu)的鎂具有1.738g/cm3的最小密度。在大量的非晶合金中，相比于其它基體，鎂基非晶合金其具有高的比強度、優(yōu)良的力學(xué)性能、在地表中的大儲藏量、低成本和易回收等優(yōu)點。但鎂基非晶是非晶合金中脆性最大的，這嚴(yán)重制約了它在工程實踐上的應(yīng)用。
[0003]在壓縮試驗中，鎂基非晶往往在達到彈性極限之前，就由于試樣內(nèi)部的微小裂紋而發(fā)生脆性斷裂。這表明在絕大部分壓縮試驗中，Mg基非晶合金所表現(xiàn)出來的壓縮強度都沒有達到其真實強度。很多實驗已經(jīng)證明，對于很多鎂基非晶合金來說，當(dāng)試樣的直徑超過2mm時，它就無法展現(xiàn)可靠的斷裂強度了。這種現(xiàn)象在Mg-TM-RE (TM為過渡金屬，RE為稀土金屬)非晶合金體系中表現(xiàn)的尤為明顯。
[0004]為了改善非晶合金的綜合性能，以非晶合金為基體的復(fù)合材料的制備和研究成為了當(dāng)前非晶合金研究的熱點。人們通過在非晶基體中引入或硬或韌第二相顆粒的方法，形成了非晶合金復(fù)合材料，阻止單一剪切帶的擴展，激活更多剪切帶的萌生，進而提高非晶合金的綜合力學(xué)性能。非晶合金復(fù)合材料的制備主要有外加復(fù)合和內(nèi)生復(fù)合兩種方法，其中內(nèi)生復(fù)合法在合金制備和力學(xué)性能的提高等方面都更為有效。
[0005]本發(fā)明擬公開Mg-Cu-Y-X (X=Zr, Ti, Be)非晶復(fù)合材料,通過添加高熔點元素Zr、T1、Be來使鎂基非晶復(fù)合材料的原子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，析出了新的第二相，使合金的斷裂強度得到了一定程度的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其目的是提高鎂基非晶復(fù)合材料的力學(xué)性能，使鎂基非晶展示出真實的斷裂強度，制備出具有室溫抗壓強度> 740.1MPa0
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為
585^? 3(15丫(1.11) ?Λ。(Χ_Ζr，Tl, Be)。
[0008]雜質(zhì)元素及質(zhì)量百分比為O≤0.002%。
[0009]鎂基非晶合金復(fù)合材料的室溫抗壓強度≥740.1MPa0
[0010]本發(fā)明通過添加高熔點元素，使鎂基非晶復(fù)合材料的原子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，析出了新的第二相，提高了合金的斷裂強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011 ]圖1 為(Mg0.585Cu0.305Y0.n) 90Zr10 合金 2000 倍的 SEM 照片。[0012]圖2 為(Mga 585Cua 305Yan)90Ti10 合金 2000 倍的 SEM 照片。
[0013]圖3 為(Mg。.585Cu0.305Y0.n) 90Be10 合金 2000 倍的 SEM 照片。
[0014]圖4 為(Mga 585Cua3tl5Yail)9tlXici (X=Zr, Ti, Be)合金直徑為 3mm試樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明公開含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，具有較高的強度，從而使鎂基非晶合金展現(xiàn)了真實的斷裂強度，為非晶復(fù)合材料的應(yīng)用化提供了一條很有前景的途徑。
[0016]所述合金的組分及原子百分比為(Mga 585Cua3ci5Yan)9tlXici (X=Zr, Ti, Be),雜質(zhì)元素及原子百分比為O≤0.002%。
[0017]上述非晶復(fù)合材料的特點是:室溫抗壓強度≥740.1MPa0
[0018]本發(fā)明通過在Mg58.5Cu3Q.5Yn中加入原子分?jǐn)?shù)為10%的Zr、Ti和Be元素，使非晶合金的斷裂強度得到了加強。實驗表明，Zr、Ti和Be元素的加入，使合金分別產(chǎn)生了不同的晶態(tài)第二相，相比于基體相，它們擁有更高的強度，所以能在壓縮過程中阻礙剪切帶的擴展，使非晶的斷裂強度得到提高。
[0019]上述含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料是通過以下步驟制備的:
(1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg、99.9%的純Cu、99.9%的純Y、99.9%的純Zr、99.9% 的純 Ti 和 99.9% 的純 Be，各元素的原子百分比為(Mga 585Cua 305Yan)90X10 (X=Zr, Ti,Be)，雜質(zhì)含量 O≤ 0.002% ；
(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、和X熔煉成中間合金，再將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體；
(3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成圓柱試樣。
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，需要說明的是，本發(fā)明的保護范圍并不僅限于下述實施例。
[0021]實施例1:
含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為
(Mg0.585CU0.305Y0.11) 9(|Zri0。
[0022]制備方法如下:
(1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Zr,各元素的原子百分比為(Mg0.585CU0.305Y0.11)90Zr10，雜質(zhì)含量O ≤0.002% ；
(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、和Zr熔煉成中間合金，再將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體；
(3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為3mm的圓柱試樣。
[0023]鎂基非晶復(fù)合材料的室溫抗壓強度≥740.1MPa。
[0024]實施例2:
含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為
(Mg0.585CU0.305Y0.11) 90Til0。
[0025]制備方法如下:
(1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg、99.9%的純Cu、99.9%的純Y和99.9%的純Ti，各元素的原子百分比為⑶^^叫^^^‘雜質(zhì)含量。- 0.002% ；
(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素CiuYjPTi熔煉成中間合金，再將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體；
(3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為3mm的圓柱試樣。
[0026]鎂基非晶復(fù)合材料的室溫抗壓強度≥797.6MPa。
[0027]實施例3:
含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為
(Mg0.585^? 305^0.11) 9(|Be10。
[0028]制備方法如下:
(1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga 585Cua3ci5Yail)9ciBeici，雜質(zhì)含量O ≤ 0.002% ；
(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、YjPBe熔煉成中間合金，再將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體；
(3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為3mm的圓柱試樣。
[0029]鎂基非晶復(fù)合材料的室溫抗壓強度≥952.6MPa。
【權(quán)利要求】
1.含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為
585^? 3(15丫(1.11) ?Λ。(Χ_Ζr，Tl, Be)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:雜質(zhì)元素及質(zhì)量百分比為O≤0.002%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含高熔點元素的鎂基非晶復(fù)合材料，其特征在于:鎂基非晶合金復(fù)合材料的室溫抗壓強度≥740.1MPa0
【文檔編號】C22C45/00GK103602930SQ201310635146
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】邱克強, 王琳, 尤俊華, 任英磊, 熱焱, 馬理, 曲迎東, 李榮德 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)