Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103556085103556085A(43)申请公布日2014.02.05(21)申请号201310526023.1(22)申请日2013.10.30(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号北京科技大学办公楼216(72)发明人惠希东王云亮吴一栋宋京国常丽(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C22C45/10(2006.01)C22C1/03(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金及制备方法(57)摘要Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金及制备方法。成分为:63～70%Zr;8%～12%Al;12～18%Cu;2%～8%Fe;0.5～5%Nb，利用电弧熔炼-水冷铜模铸造法制备Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金棒材和板材，按2:1到1:1的比例在真空自耗或者非自耗炉熔炼成Al-Fe和Cu-Nb中间合金，熔炼过程要求真空度达到5×10-2Pa以上，氩气保护，待合金充分熔炼均匀后，使用真空吸铸或者金属模设备，将合金吸铸或浇铸到铜模中，获得非晶合金棒或板状试样。优点是，Zr与Fe的总含量高，改善了合金的生物相容性，通过添加Nb，同时改善了Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金的压缩强度、塑性和生物相容性，在300～400℃的高温高压水和蒸汽中具有良好的耐蚀性能和抗辐照性能。CN103556085ACN103568ACN103556085A权利要求书1/1页1.一种Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金，其特征在于化学成分原子百分比为：63.5～70%Zr;8%～12%Al;12～18%Cu;2%～8%Fe;0.5～5%Nb。2.一种利用电弧熔炼-水冷铜模铸造法制备Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金的方法，其特征在于该方法包括以下三个步骤：（1）本发明使用的原材料为纯度大于99.9%的Zr、Al、Cu、Fe、Nb纯金属；按2:1到1:1的比例在真空自耗或者非自耗炉熔炼成Al-Fe和Cu-Nb中间合金，熔炼过程要求真空度达到5×10-2Pa以上，氩气保护，重复熔炼2次以上；（2）利用预制的中间合金和纯金属按原子百分比配料，在真空非自耗炉或者冷坩埚悬浮炉熔炼出目标合金，熔炼过程要求真空度达到5×10-2Pa以上，氩气保护；（3）待合金充分熔炼均匀后，使用真空吸铸或者金属模设备，将合金吸铸或浇铸到铜模中，获得非晶合金棒或板状试样。3.如权利要求1所述的Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金，其特征在于化学成分原子百分比为：65.2%Zr；10.5%Al；17.3%Cu；6%Fe;1%Nb。4.如权利要求1所述的Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金，其特征在于化学成分原子百分比为：65%Zr；10.5%Al；17%Cu；6%Fe；1.5%Nb。5.如权利要求1所述的Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金，其特征在于化学成分原子百分比为：64.5%Zr；10.5%Al；17%Cu；6%Fe；2%Nb。6.如权利要求1所述的Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金，其特征在于化学成分原子百分比为：64.5%Zr；10%Al；16.5%Cu；6%Fe；3%Nb。7.如权利要求1所述的Zr-Al-Cu-Fe-Nb非晶合金，其特征在于化学成分原子百分比为：63.5%Zr；10%Al；16%Cu；6%Fe；4.5%Nb。2CN103556085A说明书1/4页Zr-Al-Cu-Fe-Nb块体非晶合金及制备方法技术领域：[0001]本发明属于非晶合金领域，具体涉及一种Zr-Al-Cu-Fe-Nb系块体非晶合金及其制备方法，该非晶合金较好的非晶形成能力和热稳定性、高压缩强度和压缩塑性和优异的抗腐蚀能力。背景技术：[0002]块体非晶合金由于具有独特的性能特点，如高强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等，在航空航天、精密器械、生物医用材料等领域显示出了重要的应用价值。进入21世纪以来，块体非晶合金作为生物医用材料的潜在可能性被国内外材料学和医学研究者们逐渐发掘，对其作为医疗器械和人体植入材料的应用进行了一些初步研究，取得了多项成果。[0003]在众多块体非晶合金体系中，Zr基非晶合金成为了最受关注的合金系，这主要是由于Zr基非晶合金具有强大的玻璃形成能力和宽的过冷液相区，能够利用不太复杂的设备制备出块体非晶合金，同时Zr基块体非晶合金具有超强的非晶形成能力和优异的力学性能，如高强度(压缩屈服强度约为2GPa)、高硬度(HRC>50)、高韧性、高耐磨性以及优异的抗腐蚀性能。Zr基非晶合金在