本發(fā)明屬于金屬玻璃及其復合材料領域，特別涉及一種高強度高韌性枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料。

背景技術：
金屬玻璃材料具有高強度、大彈性變形、高硬度、耐磨損和耐腐蝕等優(yōu)良性能，是一種潛在的優(yōu)良結構材料。目前，金屬玻璃材料已成功應用于高爾夫球頭、棒球、網(wǎng)球拍等高端體育器材上。而且，由于其良好的耐磨性能和近終成型性能，也用作消費類電子設備的外殼。但金屬玻璃在室溫下的變形集中在很窄的一條或幾條剪切帶內，而且，剪切帶一旦形成，即發(fā)生快速擴展，導致災難性的破壞，拉伸延伸率幾乎為零，壓縮變形量也通常不超過2%。因此，金屬玻璃的應用韌性較差，在宏觀上表現(xiàn)出極大的脆性，這在一定的程度上限制了其在結構材料方面的應用。為了解決金屬玻璃的脆性問題，一種有效的方法是通過內生或外加形成第二相來阻止剪切帶的擴展，減小剪切帶的長度，增加剪切帶之間、剪切帶與增強相之間的交互作用，從而提高金屬玻璃的韌性，使其具有一定的拉伸塑性。美國加州理工學院的WilliamL.Johnson教授研發(fā)了一系列的ZrTi基枝晶增強金屬玻璃復合材料。其中，枝晶增強鋯基金屬玻璃復合材料有Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5，Zr36.6Ti31.4Nb7Cu5.9Be19.1，Zr38.3Ti32.9Nb7。3Cu6.2Be15.3，Zr39.6Ti33.9Nb7。6Cu6.4Be12.5；枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料有Ti44Zr20V12Cu5Be19，Ti48Zr20V12Cu5Be15，Ti56Zr18V10Cu4Be12，Ti62Zr15V10Cu4Be9，Ti60Zr16V9Cu3Al3Be9，Ti67Zr11V10Cu5Al2Be5。上述枝晶增強金屬玻璃復合材料都是通過添加β穩(wěn)定元素Nb和V來獲得具有體心立方結構的鋯鈦基枝晶相，這些枝晶增強復合材料均具有良好的拉伸變形能力，其拉伸塑性應變達到12.5%，并可以發(fā)生顯著的頸縮現(xiàn)象，斷面收縮率達到43%。雖然上述復合材料增塑效果顯著，但是由于塑性固溶體相的強度遠低于金屬玻璃基體，因此，造成復合材料強度大幅下降，含Nb的枝晶增強金屬玻璃復合材料的屈服強度最高為1500MPa，而含V的枝晶增強金屬玻璃復合材料的屈服強度最高為1600MPa，兩者均低于鈦基金屬玻璃基體的屈服強度1800MPa。目前，現(xiàn)有技術中尚無添加β穩(wěn)定元素Mo的鋯鈦基枝晶增強金屬玻璃復合材料，這主要是因為β穩(wěn)定元素Mo的添加會嚴重影響金屬玻璃的形成能力，雖然可以得到體心立方結構的鋯鈦基枝晶相，卻無法獲得非晶態(tài)的金屬玻璃基體，因此，也就無法獲得枝晶增強的鋯鈦基金屬玻璃復合材料。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是在鈦基金屬玻璃中，通過添加β穩(wěn)定元素Mo，在保持鈦基金屬玻璃復合材料高韌性的同時，提高鈦基金屬玻璃復合材料的強度，提供一種高強度高韌性枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料。本發(fā)明的技術解決方案是：以Ti44Zr20V12Cu5Be19為金屬玻璃的模型材料，用β穩(wěn)定元素Mo取代元素V，并調整其他元素的原子百分比，其合金成分原子百分比表達式為：TiaZrbMocCudBee,其中，40≤a≤50，21≤b≤30，3≤c≤8，4≤d≤16，8≤e≤20，a﹢b﹢c﹢d﹢e=100,基體相為鈦基金屬玻璃，其化學成分為：Ti23-28Zr30-34Mo0.5-2Cu10-20Be25-33（原子百分比）；增強相是具有體心立方結構的鈦基枝晶，其化學成分為：Ti60-70Zr17-22Mo8-12Cu3-8（原子百分比），增強相的體積分數(shù)在50-70%之間。所述的合金組元的純度為99.9%。本發(fā)明的有益效果是：用β穩(wěn)定元素Mo取代元素V來增強鈦基枝晶，并調整其他元素Ti、Zr、Cu和Be的原子百分比，使得Mo剛好可以完全固溶在β相中，隨著溫度的降低，當β相析出完之后，熔體中的Mo正好或幾乎完全耗盡，余下的熔體則可以不受或少受Mo的影響，從而可以繼續(xù)形成金屬玻璃基體，這樣既可以獲得高強度的β枝晶增強相，又可以獲得完美的金屬玻璃基體相，從而得到了一種性能優(yōu)良的枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料，其屈服強度達到了1800MPa，拉伸塑性應變達到17.4%，拉伸斷面收縮率超過49%，均高于現(xiàn)有的類似枝晶增強鋯基或鈦基金屬玻璃復合材料。具體實施方式實施例1：（1）選用純度為99.9%的Ti、Zr、Mo、Cu和Be純金屬原料，按照原子百分比進行配料，其中Ti含量為40%，Zr含量為21%，Mo含量為3%，Cu含量為16%，Be含量20%，并將各成分的質量誤差控制在0.5%以內；（2）在非自耗真空電弧爐的中間銅坩堝的吸氣工位內放入吸氣除氧用的海綿鈦，將Zr和Mo放在真空電弧爐的一個水冷銅坩堝內，將其余的Ti、Cu和Be放入另一水冷銅坩堝內，并將Be放置在最底層，用Ti和Cu將其覆蓋；（3）對電弧爐熔煉室抽真空至5×10-3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa；（4）在吸氣工位對海綿鈦進行電弧熔煉，電流為300A，通過熔融的海綿鈦吸收熔煉室內殘留的氧氣，熔煉時間為2分鐘；（5）對Zr和Mo進行熔煉，使之形成ZrMo中間合金；（6）用撥勺將ZrMo中間合金移至Ti、Cu和Be所在的坩堝內，進行電弧熔煉，電流為300A，并加以電磁攪拌，電磁攪的電流為10A，至徹底熔化之后?；?，待合金錠凝固之后，用撥勺將其倒扣，再進行電弧熔煉和電磁攪拌，如此反復熔煉至少四次，以使合金熔化完全均勻；（7）用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至500A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為10mm的枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料棒材。實施例2：（1）選用純度為99.9%的Ti、Zr、Mo、Cu和Be純金屬原料，按照原子百分比進行配料，其中Ti含量為45%，Zr含量為25%，Mo含量為5%，Cu含量為10%，Be含量15%，并將各成分的質量誤差控制在0.5%以內；（2）在非自耗真空電弧爐的中間銅坩堝——吸氣工位內放入吸氣除氧用的海綿鈦，將Zr和Mo放在真空電弧爐的一個水冷銅坩堝內，將其余的Ti、Cu和Be放入另一水冷銅坩堝內，并將Be放置在最底層，用Ti和Cu將其覆蓋；（3）對電弧爐熔煉室抽真空至5×10-3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa；（4）在吸氣工位對海綿鈦進行電弧熔煉，電流為300A，通過熔融的海綿鈦吸收熔煉室內殘留的氧氣，熔煉時間為2分鐘；（5）對Zr和Mo進行熔煉，使之形成ZrMo中間合金；（6）用撥勺將ZrMo中間合金移至Ti、Cu和Be所在的坩堝內，進行電弧熔煉，電流為300A，并加以電磁攪拌，電磁攪的電流為10A，至徹底熔化之后?；?，待合金錠凝固之后，用撥勺將其倒扣，再進行電弧熔煉和電磁攪拌，如此反復熔煉至少四次，以使合金熔化完全均勻；（7）用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至500A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為10mm的枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料棒材。實施例3：（1）選用純度為99.9%的Ti、Zr、Mo、Cu和Be純金屬原料，按照原子百分比進行配料，其中Ti含量為50%，Zr含量為30%，Mo含量為8%，Cu含量為4%，Be含量8%，并將各成分的質量誤差控制在0.5%以內；（2）在非自耗真空電弧爐的中間銅坩堝——吸氣工位內放入吸氣除氧用的海綿鈦，將Zr和Mo放在真空電弧爐的一個水冷銅坩堝內，將其余的Ti、Cu和Be放入另一水冷銅坩堝內，并將Be放置在最底層，用Ti和Cu將其覆蓋；（3）對電弧爐熔煉室抽真空至5×10-3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa；（4）在吸氣工位對海綿鈦進行電弧熔煉，電流為300A，通過熔融的海綿鈦吸收熔煉室內殘留的氧氣，熔煉時間為2分鐘；（5）對Zr和Mo進行熔煉，使之形成ZrMo中間合金；（6）用撥勺將ZrMo中間合金移至Ti、Cu和Be所在的坩堝內，進行電弧熔煉，電流為300A，并加以電磁攪拌，電磁攪的電流為10A，至徹底熔化之后?；。辖疱V凝固之后，用撥勺將其倒扣，再進行電弧熔煉和電磁攪拌，如此反復熔煉至少四次，以使合金熔化完全均勻；（7）用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至500A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為10mm的枝晶增強鈦基金屬玻璃復合材料棒材。