杂结构件。
[0034] 3、本发明中的非晶复合材料的制备工艺简单易行、不需要特殊条件即可生产，适 合批量化生产。
【具体实施方式】
[0035] 下面，结合【具体实施方式】，对本发明做进一步描述：
[0036] 实施例 1-18 :
[0037] 实施例中选用的合金原料纯度大于99. 9%，ZrC、WC纳米微粉的粒径均为10nm。本 发明所用原料均可从市场中购得。
[0038] 非晶合金硬度用维氏硬度值进行表征，测试工具为维氏硬度计，测试方法依照 《GB/T7997-2014硬质合金维氏硬度测试方法》进行，统一使用HV10表征。
[0039] 实施例1-18所述的高硬度非晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0040] 1)按照表1中的配方配比分别称取基础合金部分的原料、粘结添加部分的原料以 及基础合金部分的原料；首先将硬质添加部分的原料与粘结添加部分的原料混合均匀，得 到混合原料；然后将混合原料放置于基础合金部分的原料的底部，得到待处理合金原料；
[0041] 2)将待处理合金原料在惰性气氛中通过电弧熔炼的方式进行熔炼，分两次进行； 第一次熔炼控制电流为10-50A，缓慢加热，使合金原料全部变成液态即可；第二次熔炼则 加大电流，控制熔炼电流为200-900A，使液态的合金原料迅速均匀混合；经过冷却后，得到 非晶复合材料铸锭；熔炼过程中控制惰性气氛的压力为〇. 01-0. 〇5MPa，冷却过程中控制冷 却速度为l〇2_l〇3K/s;
[0042] 3)通过常规的金属材料成型工艺对非晶复合材料铸锭进行成型，得到非晶复合材 料产品。本发明中常规的金属材料成型工艺包括压铸工艺、吸铸工艺等。
[0043] 基础合金部分的元素组成及原子摩尔百分含量如下表1所示：
[0044]表1
[0045]
[0046] 按照上表1所示Zr-Hf-Al-Ni-Cu五元合金利用普通电弧熔炼方式制得，测试无添 加部分的五元合金的表面硬度；
[0047] 有添加部分中，硬质添加部分为基础合金部分质量12 %的ZrC纳米微粉或WC纳米 微粉、粘结添加部分为基础合金部分质量8%的Re元素，硬度测试结果如下表2 :
[0048]表 2
[0049]
[0051] 实施例1-18中所制得的非晶复合材料形成能力都不小于10cm，最大形成能力可 达到22cm。由硬度测试结果可见，添加硬质添加部分和粘结添加部分的非晶复合材料的硬 度比起未添加的五元合金有非常大的提升，形成能力也非常好。
[0052]实施例 19-32 :
[0053] 基础合金部分的成分含量选用实施例1中编号为14的非晶复合材料，制备方式与 实施例1相同，选用不同的硬质添加部分和粘结添加部分的硬度测试结果如下3 (数值含量 为基础合金部分质量的百分比）：
[0054]表 3
[0055]
[0056]
[0057] 实施例19-32中所制得的非晶复合材料形成能力都不小于10cm，最大形成能力也 可达到20cm。当硬质添加部分的纳米微粉添加的质量大于基础合金部分质量的22%时，合 金的硬度值反而有所下降，超过26%则无论使用哪种粘结添加部分材料，制得的非晶合金 都有不同程度的表面龟裂、炸裂的现象。
[0058] 粘结添加部分使用多种元素的添加方式优于单一元素的添加，Re、Mo元素添加对 非晶复合材料的形成能力和硬质添加部分的融合能力优于W元素。
[0059]实施例 33-46 :
[0060] 基础合金部分的成分含量选用实施例14的非晶复合材料，制备方式与实施例14 相同，硬质添加部分为基础合金部分质量12%的ZrC纳米微粉，粘结添加部分为基础合金 部分质量8%的Re元素，添加B、Si、Nd元素，硬度测试结果如下表4(数值含量为基础合金 部分质量的百分比）：
[0061]表 4
[0062]
[0063] 上述实施例33-46中，添加B、Si兀素能够进一步提卄非晶复合材料的硬度，添加 量超过2%以后则无显著变化。添加适量Nd元素，有助于提升非晶复合材料的形成能力。 实施例33-46中，仅添加B或Si的非晶合金形成能力与不添加B或Si的非晶合金无变化， 添加Nd后在熔炼过程中可发现合金的非晶态更易成形，非晶合金的成形能力可达22cm。
[0064] 需要说明的是，发明人在本发明中的非晶复合材料熔炼过程中，发现熔炼所用的 电流大小与添加的合金成分密切相关，当硬质添加部分的添加量较大时，可适量提升熔炼 所用的电流，当粘结添加部分或还继续添加B、Si、Nd元素时，电弧熔炼的电流应当比熔炼 不添加这些元素的合金时要高。
[0065] 对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各 种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种高硬度非晶复合材料，其特征在于，包括基础合金部分、硬质添加部分和粘结添 加部分； 所述基础合金部分的元素组成及原子摩尔百分含量为Zr :45-60 %，Hf :5-10 %，Al : 5-15%, Ni :8-22%, Cu :6-14% ； 所述硬质添加部分为ZrC或WC纳米微粉，其添加量为所述基础合金部分质量的 12-26%，WC纳米微粉的粒径为IO-IOOnm ; 所述粘结添加部分为Re、W、Mo元素中的一种或两种，其添加量为上述基础合金部分质 量的4-8%。2. 根据权利要求1所述的高硬度非晶复合材料，其特征在于，所述基础合金部分的 元素组成及原子摩尔百分含量为Zr :54-58%，Hf :6-8%，Al :10-15%、Ni :15-20%，Cu : 8-12%〇3. 根据权利要求1所述的高硬度非晶复合材料，其特征在于，所述硬质添加部分选用 ZrC纳米微粉，其添加量为基础合金部分质量的12-18%。4. 根据权利要求1所述的高硬度非晶复合材料，其特征在于，粘结添加部分为Re，其添 加量为基础合金部分质量的8%。5. 根据权利要求1所述的高硬度非晶复合材料，其特征在于，还包括质量占基础合金 部分质量的〇. 5-2%的B或Si元素。6. 根据权利要求1所述的高硬度非晶复合材料，其特征在于，还包括质量占基础合金 部分质量的〇. 5-2 %的Nd元素。7. -种根据权利要求1-6任意一项所述的高硬度非晶复合材料的制备方法，其特征在 于，按如下步骤进行： 1) 按照配方配比分别称取基础合金部分的原料、粘结添加部分的原料以及基础合金 部分的原料；首先将硬质添加部分的原料与粘结添加部分的原料混合均匀，得到混合原料； 然后将混合原料放置于基础合金部分的原料的底部，得到待处理合金原料； 2) 将待处理合金原料在惰性气氛中通过电弧熔炼的方式进行熔炼，分两次进行；第一 次熔炼控制电流为10-50A，缓慢加热，使合金原料全部变成液态即可；第二次熔炼则加大 电流，控制熔炼电流为200-900A，使液态的合金原料迅速均匀混合；经过冷却后，得到非晶 复合材料铸锭；熔炼过程中控制惰性气氛的压力为〇. 01-0. 〇5MPa，冷却过程中控制冷却速 度为 IO2-IO3KA ; 3) 通过常规的金属材料成型工艺对非晶复合材料铸锭进行成型，得到高硬度非晶复合 材料产品。8. 根据权利要求7所述的高硬度非晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，当 完成第二次恪炼后，还进行1-2次恪炼。9. 根据权利要求7所述的高硬度非晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，常 规的金属材料成型工艺是指常规的压铸工艺或常规的吸铸工艺。10. -种根据权利要求1-6任意一项所述的高硬度非晶复合材料的应用，其特征在于： 将它用于消费类电子产品、医疗器械产品、航空航天工业产品、机器仪表工业产品、汽车工 业产品、首饰材料行业产品或装饰材料行业产品。
【专利摘要】本发明公开了一种高硬度非晶复合材料及其制备方法和应用，包括基础合金部分、硬质添加部分和粘结添加部分；基础合金部分的元素组成及原子摩尔百分含量为Zr：45-60％、Hf：5-10％、Al：5-15％、Ni：8-22％、Cu：6-14％；硬质添加部分为ZrC或WC纳米微粉，其添加量为所述基础合金部分质量的12-26％，WC纳米微粉的粒径为10-100nm；粘结添加部分为Re、W、Mo元素中的一种或两种，其添加量为上述基础合金部分质量的4-8％。本发明通过对Zr-Al-Ni-Cu为基础的合金体系的成分进行改进，添加新的组分元素，调整组分含量，得到一种形成能力好、成形性佳的高硬度Zr基非晶合金。
【IPC分类】C22C1/10, C22C32/00, C22C45/10, C22C1/02
【公开号】CN105239024
【申请号】CN201510785916
【发明人】李扬德, 李卫荣
【申请人】东莞宜安科技股份有限公司, 东莞市镁安镁业科技有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月13日