提高强度和塑性的内生相钛基非晶复合材料及制备方法
【专利摘要】本发明涉及非晶复合材料领域，为一种提高强度和塑性的内生相钛基非晶复合材料及制备方法。该材料由下列元素按原子比配比组成：Ti44.55Zr21.78Nb9.9Cu7.92Be14.85Ag1(at％)。制备方法为：进行原料的配制、制备母合金锭、用铜模喷铸法制备内生相钛基非晶复合材料：1)将石英管一端磨成大小合适的圆孔，将制备得到的母合金锭切割成立方块，并放入到石英管中；2)将石英管固定在腔体内感应线圈内；3)对腔体抽真空后充入惰性保护气体；4)通过感应线圈将石英管内的合金块融化后，喷铸到铜模中，得到内生相钛基非晶复合材料。本发明制备方法简单、操作方便，能获得大尺寸块体钛基非晶复合材料，具有良好的应用价值。
【专利说明】提高强度和塑性的内生相钛基非晶复合材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及内生相钛基非晶复合材料领域，具体为一种提高强度和塑性的内生相 钛基非晶复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 钛基非晶合金密度较低，成本相对低廉，具有高强度、高硬度等优异的力学性能， 在航空、航天、运动器材和医疗器械等领域中有着重要的应用。但由于剪切局域化和应变软 化，大部分非晶合金的塑性变形具有局域剪切特性，在其变形过程中由于绝热剪切极易造 成主剪切带周围区域材料软化，最终导致在软化剪切面上发生断裂，即呈现单一剪切带主 宰的脆性断裂模式；在宏观上，由于变形发生在极小的区域内，表现为没有明显塑性变形的 灾难性失效。
[0003] 为了改善块体非晶合金的室温宏观塑性，通过调整成分和制备工艺在非晶合金基 体上引入塑性晶态相，其中内生β相非晶合金因为具有良好的塑性变形能力而备受关注。 具有不同强度和弹性模量的第二相，可以阻碍单一剪切带的滑移，促使多重剪切带的形成 和滑移，使应力重新分布，这种方法是目前提高块体非晶合金塑性的一种有效方法。
[0004] 2〇00 年，Johnson 小组的 Hay 《Microstructure controlled shear band pattern formation and enhanced plasticity of bulk metallic glasses containing in situ formed ductile phase dendrite dispersions))等人在 Zr-Ti-Cu-Ni-Be 合 金系中加入合金化组元Nb后，制备出了具有微米尺度i3-Zr(Ti，Nb)固溶体和玻璃基 体两相微观组织的 Zr56.2Ti13.8Cu6. 9Ni5.6Be12.5BMG 复合材料。He G 和 Eckert J《Ductile dendritic phase reinforced Ti-base bulk metallic glass-forming alloys, Materials Research Society Symposium Proceedings》等人在 Ti 基非晶中加入高溶点的 Nb、Ta、 Mo、Zr元素，塑性变形量超过14%，极限强度达到2400MPa。2011年Qiao《Synthesis of plastic lightweight Ti-based metallic-glass-matrix composites by Bridgman solidification》等用Bridgman法成功制备出一种钛基（Ti46-Zr 20V12Cu5Be17)内生枝晶相增 韧的非晶复合材料。同样通过调节抽拉速度改变其枝晶相的大小、体积分数和分布，最终得 到强度高、塑性好的合金材料。
[0005] 中国科学院金属研究所的专利《内生韧性相增强的Ti基非晶复合材料 及其制备方法》（
【发明者】程焕武, 沈永华, 薛云飞, 陈文佳, 王鲁 申请人:北京理工大学