本发明涉及非晶合金，特别提供一种拥有较高非晶形成能力的锆基非晶合金及其制备方法。
背景技术：
非晶合金在上世纪60年代首次在Au-Si共晶体系中被发现，自此，这种材料由于其各种优异的性能一直被广泛的关注，更是被认为会引领下一次的材料革命。由于非晶合金在结构上具有长程无序而短程有序的特点，使得其对比传统的晶体金属材料有着独特的性能：例如一般Zr基非晶合金的强度是钢的2倍，其耐腐蚀性能是不锈钢的几十甚至上百倍，其高达2％的弹性极限是一般传统晶体金属材料的3倍等等。这些优良的性能为非晶合金在航天、IT电子、机械、化工等领域带来了广阔的发展前景。
目前，世界上对于非晶合金的应用主要集中在条带及变压器铁芯的应用，而对于块体非晶合金的应用几乎没有什么例子，这主要是由于以下几个原因造成的：
1、缺乏好的非晶合金的成分。在众多非晶合金体系中，Zr基合金由于其优异的性能和良好的非晶形成能力，被认为是最可以应用的非晶合金。而国际上成型能力好、性能优异的Zr基非晶合金都已受到专利保护，其高额的专利使用或购买费用对于非晶合金的产业化造成了一定的阻碍。
2、非晶合金高成本的影响。由于非晶合金对于原材料的纯度有着很高 的要求，比如Zr基非晶合金需要高纯锆作为原料，其价格非常昂贵，这是目前制约非晶合金广泛应用的一个瓶颈问题。除此之外，非晶合金在生产过程中也需要很高的真空度，这进一步的增加了非晶合金的成本。
3、缺乏生产上可重复性好的非晶合金。一直以来，非晶合金都无法实现实验室条件与生产条件的对接，即在实验室条件下获得的非晶合金在生产条件中其质量不稳定，重复性不好，所得产品不完全是非晶结构，不能大规模生产。
针对以上问题，本发明提供了一种成本低、易于工业条件使用的锆基非晶合金成分及制备方法，力争解决阻碍锆基非晶合金工业化所面临的难题，为其未来的大规模工业化生产奠定基础。
技术实现要素：
针对目前锆基非晶合金在生产过程中对于原料纯度及真空度要求很高的问题，本发明提供了一种成本低、可重复使用的锆基非晶合金及其制备方法，这种锆基非晶合金具有优良的非晶形成能力，并且具有优良的机械性能。
本发明具体提供了一种锆基非晶合金，所述锆基非晶合金为(ZraCubNicAldTie)100-xOx，a、b、c、d、e、x为原子百分比，其中：40≤a≤60，34≤b≤50，0≤c≤5，2≤d≤14，0≤e≤5，50ppm≤x≤5000ppm。以合金总体积为准，该锆基非晶合金在浇铸成为直径大于等于4mm、长度50mm的棒状样品时，其非晶含量为30％至99％，压缩塑性变形大于3％。
本发明所述锆基非晶合金，其特征在于：a、b、c、d、e、x(原子百分 比)的取值范围优选为：44≤a≤54，40≤b≤50，0≤c≤5，5≤d≤10，e＝0，400ppm≤x≤3500ppm。此时该锆基非晶合金在浇铸成为直径大于等于4mm、长度50mm的棒状样品时，其非晶含量大于40％。
本发明所述锆基非晶合金，a、b、c、d、e、x(原子百分比)的取值范围优选为：44≤a≤51，40≤b≤50，0≤c≤5，5≤d≤10，0.5≤e≤3，400ppm≤x≤3500ppm。此时该锆基非晶合金在浇铸成为直径大于等于6mm、长度50mm的棒状样品时，其非晶含量大于70％。
本发明所述锆基非晶合金，a、b、c、d、e、x(原子百分比)的取值范围优选为：44≤a≤52，38≤b+c≤48，5≤d≤10，1≤e≤3，400ppm≤x≤3500ppm。此时该锆基非晶合金在浇铸成为直径大于等于6mm、长度50mm的棒状样品时，其非晶含量大于70％，压缩塑性大于4％。
本发明还提供了所述锆基非晶合金的制备方法，其特征在于：在真空度为0.1-10帕的情况下，通入惰性保护气体，将原料熔炼并快速冷却至非晶态，其中冷却速度大于10K/s，合金的熔炼温度为3000℃，每次熔炼时间大于30秒，反复熔炼大于等于4次。
本发明所述锆基非晶合金的制备方法，其特征在于：对于制备非晶合金的原料纯度要求低，其原料纯度大于97％即可，其中对于氧含量要求小于10000ppm。本发明通过对合金成分的调整和控制，采用低纯度的原料制备非晶合金，所得合金的非晶形成能力与采用高纯度原料所制得的非晶合金相媲美，并且压缩塑性没有减小
具体实施方式
以下实施例所用原料纯度>97％，氧含量<1at.％，氩气纯度大于95％。
实施例1
成分：(Zr49Cu36.6Ni1.4Al13)99.8O0.2
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至1帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数大于30％。
实施例2
成分：(Zr46Cu46Ti2Al6)99.8O0.2
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至1帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数大于40％。
实施例3
成分：(Zr47.75Cu35Ni5Ti2Al10.25)99.9O0.1
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至0.1帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数大于90％，其压缩塑性为6％。
实施例4
成分：(Zr45.5Cu44.1Ni4.9Al5.5)99.7O0.3
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至10帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数大于35％。
实施例5
成分：(Zr51Cu35.55Ni3.95Al9.5)99.8O0.2
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至0.1帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数大于60％。
实施例6
成分：(Zr49Cu35.55Ni3.95Ti2Al9.5)99.8O0.2
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至0.1帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数大于75％。
实施例7
成分：(Zr45.5Cu41.8Ni2.2Ti5Al5.5)99.8O0.2
将原料按成分的原子百分比放入熔炼炉中，抽真空至0.1帕，之后通入氩气作为保护气，在3000摄氏度下熔炼合金4分钟，反复熔炼4次，然后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为的棒状样品，其非晶相所占体积百分数为45％。
比较例1
Zr55Cu30Al10Ni5块体非晶合金，在低氧含量(氧含量小于200ppm)下，其非晶形成临界尺寸为30mm，而在氧含量达到1300ppm时，其非晶形成临界尺寸降低为7mm，在氧含量达到2800ppm时，其非晶形成临界尺寸进一步降低为3mm，其塑性变形量约为2％。
比较例2
Zr65Cu17.5Al7.5Ni10块体非晶合金，在低氧含量(氧含量小于200ppm)下，其非晶形成临界尺寸为16mm，而在氧含量达到2800ppm时，其非晶形成临界尺寸降低为3mm，其塑性变形量约为2％。
比较例3
Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5块体非晶合金，在低氧含量(氧含量小于200ppm)下，其非晶形成临界尺寸为10mm，而在氧含量达到590ppm时，其非晶形成临界尺寸降低为6.5mm，在氧含量达到2000ppm时，其非晶形成临界尺寸进一步降低为3.5mm，其塑性变形量约为3％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。