CN104513938A - 一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非晶态合金材料，特别涉及一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制备方法。本发明Ti基非晶合金的组成为TiaZrbBecCud或TiaZrbBecNid，其中a，b，c，d均为原子百分比，41≤a≤60，15≤b≤26，15≤c≤36，0<d≤16，且a，b，c，d之和为100。本发明Ti基非晶合金的制备方法如下：将该Ti基非晶合金组成中的原子比换算成质量百分比，称量配置原料；将原材料在高真空和氩气保护条件下用电弧熔炼或感应熔炼方法制备母合金锭；再在高真空和氩气保护条件下，采用电弧熔炼或感应熔炼等方法将母合金锭熔化后直接吸铸、喷铸或浇铸到具有不同内腔尺寸的模具中，制备得到Ti基非晶合金。本发明提出的Ti基体系合金具有很强非晶形成能力和大的非晶合金临界尺寸的特点。
Description
技术领域
本发明属于非晶态合金材料，特别涉及一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制备方法。
背景技术
块体非晶合金呈近程有序远程无序的随机密堆结构，没有位错、晶界等缺陷，使其具有高强度、高硬度、高弹性性能等优异力学性能，同时还具有优异的耐磨性，耐腐蚀性能，磁学性能等功能性能，因此块体非晶合金近年一直是材料研究领域的热点。其中，Ti基非晶合金因其质量轻、强度高、耐蚀性能、一定的室温压缩塑性等优点，从而有着广泛的应用前景和使用价值。同时，简单的非晶合金组成和制备工艺也非常有利于实际的工业化应用。
制约Ti基非晶合金广泛应用的瓶颈之一是其非晶形成能力有限，因此，设计成分简单、拥有强非晶形成能力的Ti基非晶合金，制备出大尺寸的Ti基非晶合金有着极为重要的意义。目前，在Ti基三元合金体系中，Ti-Zr-Be体系的非晶临界尺寸可达6mm；而Ti基四元合金体系中，只有Ti-Zr-Be-Fe和Ti-Zr-Be-Ag两个合金体系具有10mm的非晶临界尺寸。因此，开发简单组成，具有强非晶形成能力的合金体系尤为重要。
发明内容
本发明通过合金成分设计，提出了二中Ti基四元合金体系，其具有强非晶形成能力，可以采用铜模铸造法制备出四元Ti基块体非晶合金。这些合金元素组成简单，组成元素含量范围较宽，部分块体非晶合金具有大于10mm的非晶临界尺寸。
针对现有技术不足，本发明提供了一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制备方法。
一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，该Ti基非晶合金的组成为TiaZrbBecCud或TiaZrbBecNid，其中a，b，c，d均为原子百分比，41≤a≤60，15≤b≤26，15≤c≤36，0<d≤16，且a，b，c，d之和为100。
所述TiaZrbBecCud的具体表达式为Ti41Zr25Be34-xCux，其中0<x≤10。
所述TiaZrbBecCud的具体表达式为Ti45Zr20Be35-xCux，其中0<x≤12。
所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti41Zr25Be34-xNix，其中0<x≤10。
所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti45Zr20Be35-xNix，其中0<x≤16。
所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti50Zr16Be34-xNix，其中0<x≤15。
所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti50Zr20Be30-xNix，其中0<x≤15。
所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti55Zr20Be25-xNix，其中0<x≤8。
所述Ti基块体非晶合金的直径为5mm～20mm。
一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金的制备方法，包括如下步骤：
按照TiaZrbBecCud或TiaZrbBecNid的质量百分比进行配料，在高真空和氩气保护条件下，次用电弧熔炼或感应熔炼方法制得的母合金锭，然后将母合金锭再次熔化后采用吸铸、喷铸或直接浇铸法将合金熔体注入至不同内腔尺寸、形状的模具中，冷却至室温，得到所需尺寸及形状(板材、棒材或其它几何形状)的Ti基非晶合金。
所述模具材质为无氧铜。
所述Ti基非晶合金棒材或板材的非晶临界尺寸为5mm或大于5mm。
本发明的有益效果为：
本发明提出的Ti基块体非晶合金与已报道的Ti基非晶合金相比，Ti含量较高，非晶合金形成能力较大，且多个合金的非晶合金临界大于10mm，它们的非晶形成能力优于已报道的临界尺寸仅为10mm的四元Ti基非晶合金(Ti-Zr-Be-Fe，Ti-Zr-Be-Ag)。
附图说明
图1为本发明实施例1～实施例4所制备的Ti41Zr25Be34-xCux(x＝2，4，6，8)非晶合金棒的X射线衍射图谱；
图2为本发明实施例5～实施例7所制备的Ti45Zr20Be35-xCux(x＝6，8，10)非晶合金棒的X射线衍射图谱；
图3为本发明实施例8～实施例12所制备的Ti41Zr25Be34-xNix(x＝2，4，6，8，10)非晶合金棒的X射线衍射图谱；
图4为本发明实施例13～实施例18所制备的Ti45Zr20Be35-xNix(x＝4，6，8，10，12，14)非晶合金棒的X射线衍射图谱；
图5为本发明实施例19～21所制备的非晶合金棒的X射线衍射图谱。
具体实施方式
本发明提供了一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金及其制备方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
制备Ti41Zr25Be32Cu2块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be32Cu2的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用电弧熔炼方法将母合金锭熔化，然后吸铸或喷铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基非晶合金棒材、板材。
第四步，采用X射线衍射(XRD)来检测钛基合金棒材的结构。如图1，所制备的Ti基非晶合金样品具有非晶态结构。
第五步，采用制备不同尺寸的合金样品进行结构检测，确认样品的相结构。结果表明，制备出Ti41Zr25Be32Cu2非晶合金棒材的非晶临界尺寸为5mm(见表1)。
表1各实施例非晶合金的非晶临界尺寸数据表
实施例2
制备Ti41Zr25Be30Cu4块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be30Cu4的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后喷铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be30Cu4合金棒材样品的非晶态结构，结果如图1所示。实验结果表明Ti41Zr25Be30Cu4非晶合金的非晶临界尺寸至少12mm以上(见表1)。
实施例3
制备Ti41Zr25Be28Cu6块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be28Cu6的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be28Cu6合金棒材样品的非晶态结构，结果如图1所示。实验结果表明Ti41Zr25Be28Cu6非晶合金的非晶临界尺寸至少15mm以上(见表1)。
实施例4
制备Ti41Zr25Be26Cu8块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be26Cu8的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be26Cu8合金棒材样品的非晶态结构，结果如图1所示。实验结果表明Ti41Zr25Be26Cu8非晶合金的非晶临界尺寸至少10mm以上(见表1)。
实施例5
制备Ti45Zr20Be29Cu6块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be29Cu6的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be29Cu6合金棒材样品的非晶态结构，结果如图2所示。实验结果表明Ti45Zr20Be29Cu6非晶合金的非晶临界尺寸至少12mm以上(见表1)。
实施例6
制备Ti45Zr20Be27Cu8块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be27Cu8的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be27Cu8合金棒材样品的非晶态结构，结果如图2所示。实验结果表明Ti45Zr20Be27Cu8非晶合金的非晶临界尺寸至少10mm以上(见表1)。
实施例7
制备Ti45Zr20Be25Cu10块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be25Cu10的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be25Cu10合金棒材样品的非晶态结构，结果如图2所示。实验结果表明Ti45Zr20Be25Cu10非晶合金的非晶临界尺寸至少10mm以上(见表1)。
实施例8
制备Ti41Zr25Be33Ni2块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be33Ni2的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用电弧熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接吸铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be33Ni2合金棒材样品的非晶态结构，结果如图3所示。实验结果表明Ti41Zr25Be33Ni2非晶合金的非晶临界尺寸为6mm(见表1)。
实施例9
制备Ti41Zr25Be30Ni4块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be30Ni4的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接喷铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be30Ni4合金棒材样品的非晶态结构，结果如图3所示。实验结果表明Ti41Zr25Be30Ni4非晶合金的非晶临界尺寸至少12mm以上(见表1)。
实施例10
制备Ti41Zr25Be28Ni6块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be28Ni6的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be28Ni6合金棒材样品的非晶态结构，结果如图3所示。实验结果表明Ti41Zr25Be28Ni6非晶合金的非晶临界尺寸至少为15mm以上(见表1)。
实施例11
制备Ti41Zr25Be26Ni8块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be26Ni8的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be26Ni8合金棒材样品的非晶态结构，结果如图3所示。实验结果表明Ti41Zr25Be26Ni8非晶合金的非晶临界尺寸至少为20mm以上(见表1)。
实施例12
制备Ti41Zr25Be24Ni10块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti41Zr25Be24Ni10的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti41Zr25Be24Ni10合金棒材样品的非晶态结构，结果如图3所示。实验结果表明Ti41Zr25Be24Ni10非晶合金的非晶临界尺寸至少为20mm以上(见表1)。
实施例13
制备Ti45Zr20Be31Ni4块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be31Ni4的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be31Ni4合金棒材样品的非晶态结构，结果如图4所示。实验结果表明Ti45Zr20Be31Ni4非晶合金的非晶临界尺寸至少10mm以上(见表1)。
实施例14
制备Ti45Zr20Be29Ni6块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be29Ni6的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be29Ni6合金棒材样品的非晶态结构，结果如图4所示。实验结果表明Ti45Zr20Be29Ni6非晶合金的非晶临界尺寸至少15mm以上(见表1)。
实施例15
制备Ti45Zr20Be27Ni8块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be27Ni8的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be27Ni8合金棒材样品的非晶态结构，结果如图4所示。实验结果表明Ti45Zr20Be27Ni8非晶合金的非晶临界尺寸至少15mm以上(见表1)。
实施例16
制备Ti45Zr20Be25Ni10块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be25Ni10的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be25Ni10合金棒材样品的非晶态结构，结果如图4所示。实验结果表明Ti45Zr20Be25Ni10非晶合金的非晶临界尺寸至少20mm以上(见表1)。
实施例17
制备Ti45Zr20Be23Ni12块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be23Ni12的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接浇铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be23Ni12合金棒材样品的非晶态结构，结果如图4所示。实验结果表明Ti45Zr20Be23Ni12非晶合金的非晶临界尺寸至少15mm以上(见表1)。
实施例18
制备Ti45Zr20Be21Ni14块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti45Zr20Be23Ni12的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用感应熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接喷铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti45Zr20Be21Ni14合金棒材样品的非晶态结构，结果如图4所示。实验结果表明Ti45Zr20Be21Ni14非晶合金的非晶临界尺寸为7mm(见表1)。
实施例19
制备Ti50Zr16Be24Ni10块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti50Zr16Be24Ni10的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用电弧熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接吸铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti50Zr16Be24Ni10合金棒材样品的非晶态结构，结果如图5所示。实验结果表明Ti50Zr16Be24Ni10非晶合金的非晶临界尺寸至少10mm以上(见表1)。
实施例20
制备Ti50Zr20Be20Ni10块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti50Zr20Be20Ni10的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用电弧熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接吸铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti50Zr20Be20Ni10合金棒材样品的非晶态结构，结果如图5所示。实验结果表明Ti50Zr20Be20Ni10非晶合金的非晶临界尺寸至少6mm以上(见表1)。
实施例21
制备Ti55Zr20Be15Ni10块体非晶材料：
第一步，将合金配料按Ti55Zr20Be15Ni10的原子百分比成分转化成质量百分比，用精确度为0.0001的高精度电子天平计量合金配料，选取纯度为99.99％的钛块、纯度为99.97％的锆块、纯度为99.99％的Be块和纯度为99.99％的Cu块进行合金配料配置。
第二步，在真空度优于10-3Pa条件下通入高纯氩气，在氩气保护条件下，将上述合金配料通过电弧熔炼制备母合金锭。并反复熔炼3～4次，以确保母合金锭成分的均匀性。
第三步，在高真空和氩气保护条件下，采用电弧熔炼方法将母合金锭熔化，然后直接吸铸至铜模中，冷却至室温，获得钛基合金棒材样品。
第四步，检测获得的钛基合金样品的相结构。采用X射线衍射(XRD)来表征Ti55Zr20Be15Ni10合金棒材样品的非晶态结构，结果如图5所示。实验结果表明Ti55Zr20Be15Ni10非晶合金的非晶临界尺寸为5mm(见表1)。
Claims (10)
1.一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，该Ti基非晶合金的组成为TiaZrbBecCud或TiaZrbBecNid，其中a，b，c，d均为原子百分比，41≤a≤60，15≤b≤26，15≤c≤36，0<d≤16，且a，b，c，d之和为100。
2.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecCud的具体表达式为Ti41Zr25Be34-xCux，其中0<x≤10。
3.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecCud的具体表达式为Ti45Zr20Be35-xCux，其中0<x≤12。
4.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti41Zr25Be34-xNix，其中0<x≤10。
5.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti45Zr20Be35-xNix，其中0<x≤16。
6.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti50Zr16Be34-xNix，其中0<x≤15。
7.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti50Zr20Be30-xNix，其中0<x≤15。
8.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述TiaZrbBecNid的具体表达式为Ti55Zr20Be25-xNix，其中0<x≤8。
9.根据权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金，其特征在于，所述Ti基块体非晶合金的直径为5mm～20mm。
10.如权利要求1所述的一种具有非晶形成能力的Ti基非晶合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照TiaZrbBecCud或TiaZrbBecNid的质量百分比进行配料，在高真空和氩气保护条件下，次用电弧熔炼或感应熔炼方法制得的母合金锭，然后将母合金锭再次熔化后采用吸铸、喷铸或直接浇铸法将合金熔体注入至不同内腔尺寸、形状的模具中，冷却至室温，得到所需尺寸及形状的Ti基非晶合金。
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