专利名称：高强度Ni－Nb二元块体金属玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃，属非晶新材料技术领域。
背景技术：
自从1959年美国加洲大学的Duewz教授等人首次制备成功Au-Si非晶合金后，非晶态合金由于其独特的无序结构、兼有一般金属和玻璃的特性以及其独特的物理性能，而引起了广泛的关注和极大的兴趣。但是第一代非晶态合金的形成需要很高的冷却速率，只能制备成条带或细丝状，极大地限制了非晶态合金的应用范围。块体金属玻璃的出现从很大程度上拓宽了非晶合金的应用研究领域。
日本东北大学的井上以及美国加州理工大学的Johnson等人提出的非晶形成的经验规律和过冷液相区标准，对探索新合金体系有一定的帮助和指导作用。依据这些经验规则，因为二元合金的组元过少，缺乏足够的“混乱度”，所以二元合金是无法形成块体金属玻璃的；另一方面，根据约化玻璃转变温度的定义和深共晶原则，合金在共晶点附近由于其熔点最低，是最容易形成块体金属玻璃的，所以当Ni-Nb合金在共晶点附近不能形成完全的块体金属玻璃的时候，一般认为Ni-Nb二元合金是不能形成块体金属玻璃的。但是事实并非如此。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃。
本发明的目的是通过以下技术手段来实现的。
一种高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃，其特征在于其化学组成以原子百分比计为Ni 61.5～62.5％，Nb 37.5～38.5％。
把上述高纯度原材料按各自原子百分比配成母合金在氩气保护的非自耗电弧炉中反复熔炼均匀，然后取一部分放在水冷铜模上重新熔化后吸铸入铜模，急冷获得2mm直径以上的非晶态Ni-Nb试样。
本发明是在系统研究Cu-Zr二元合金体系非晶形成能力的基础上，通过热力学计算得到一个比较粗略的评估方法，并应用于Ni-Nb二元合金体系，发现Ni62Nb38合金是Ni-Nb二元合金中形成能力最强的合金，通过实验证实，获得了Ni62Nb38块体金属玻璃。
本发明所涉及的Ni62Nb38块体金属玻璃具有以下显著的特点1.有较高的玻璃形成能力，在铜模吸铸激冷条件下，其临界尺寸大于2毫米；2.有较高的热稳定性，20℃/分加热速率下其晶化温度高于600℃；3.具有极高的强度，其压缩强度超过3.1GPa，杨氏模量大于200GPa。
该合金可以主要应用于要求高强度、耐磨损的微机械器件，也可以应用于其它有高强度要求的特殊领域。
图1 Ni-Nb二元合金激冷试样的X光图。
图2 Ni62Nb38二元块体金属玻璃的激冷试样的高分辨电镜照片。
图3 Ni62Nb38二元块体金属玻璃的DSC曲线。
图4 Ni62Nb38二元块体金属玻璃的压缩曲线。
具体实施例方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例一本实施例采用的合金成分是Ni62Nb38。其制备的工艺过程如下将99.9％以上纯度的Ni、Nb高纯金属按各自原子百分比配成母合金在氩气保护的非自耗电弧炉中反复熔炼均匀，然后取一部分放在水冷铜模上重新熔化后吸铸入铜模，急冷获得直径2mm的非晶态Ni-Nb试样。
经检测2毫米直径铸棒确实是无序非晶态结构(图1及图2)，在20度/分钟加热速率下其晶化温度高于600度(图3)，在10-4秒-1应变速率下的压缩强度大于3.1GPa(图4)。
权利要求
1.一种高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃，其特征在于其化学组成以原子百分比计为Ni 61.5～62.5％，Nb 37.5～38.5％。
2.按权利要求1所述的高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃，其特征在于所述的高强度Ni-Nb二元块体金属玻璃的直径为2毫米以上，其压缩强度超过3.1GPa。
全文摘要
本发明涉及一种高强度Ni－Nb二元块体金属玻璃，其原子组成为Ni 61.5～ 62.5％，Nb 37.5～38.5％。将99.9％以上纯度的Ni、Nb高纯合金在高纯氩保护下通过电弧熔炼获得母合金，熔化后通过铜模浇铸激冷获得2毫米以上直径的块体金属玻璃试样。本发明的Ni－Nb二元块体金属玻璃具有极高的强度和一定的塑性，其压缩强度超过3.1GPa，总延伸率约为2.5％，同时该二元块体金属玻璃具有较高的热稳定性，其晶化温度超过600度。
文档编号B22D27/04GK1944701SQ20061011731
公开日2007年4月11日 申请日期2006年10月19日 优先权日2006年10月19日
发明者夏雷, 董远达, 方守狮, 王庆, 丁鼎, 单绍泰 申请人:上海大学