轻型构件铸造用块体非晶合金及其加工方法与流程

1.本发明属于非晶态合金及其加工方法的技术领域，具体涉及一种适宜轻型构件在铸造工艺中使用的块体非晶合金，以及其所涉及的加工方法。

背景技术：

2.非晶态合金（以下简称“非晶合金”）由于具有独特的无序结构，从而兼有一般金属和玻璃的特性。从上个世纪70年代开始，对非晶合金的应用研究逐渐蓬勃开展，得到了许多不同体系的非晶合金，同时积累了非晶合金材料在基础研究以及工程应用中的大量数据。尽管非晶合金已经在不少领域得到应用，但是由于非晶合金的形成需要极高的冷却速率，使得合金呈现出的是很薄的条带状或者丝状的形状，从而限制了 非晶合金的应用范围。数十年以来，寻形成能力高的块体非晶合金（也称bmg材料，bulk metallic glass）成为非晶合金领域科学家们所追求的目标。turnbull根据经典形核理论提出利用玻璃态转变温度tg与合金熔化温度tm的比值t
rg
来描述合金系的非晶形成能力，如果t
rg
的值大于2/3，则合金在过冷液相区的均匀形核速率变得很低，从而可获得形成能力高的块体状的非晶合金。
3.随着块体非晶材料（bmg材料）的发展，非晶合金逐渐推广应用至特殊的结构制件中。结构制件是指以材料的某些机械或者力学性能为主要应用指标的一类工程材料，所述机械或者力学性能包括但不限于材料的屈服强度、断裂强度、断裂韧性、塑性延伸率、弹性模量、疲劳性能等关键指标。对于材料的选用来说，单一的强度或者韧性指标与材料的基础性能相符，但是对于复杂结构的特殊性能要求，如密度问题、抗腐蚀性问题等等，就需要在特定系列合金的基础上进行再开发和利用。
4.现有技术中的块体非晶合金以铁基和锆基为主要的应用体系，具有高弹性、高硬度等优点，但是铁、锆的密度决定了现有的非晶合金密度较大，从而导致非晶合金在薄型化、小型化构件设计领域没有绝对的优势。如果能够开发出其他性能特征无明显下降、密度更低的新型非晶合金，那么在轻型构件领域，非晶合金的应用市场将得到进一步的拓展。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种适用于薄型化、小型化构件的块体非晶合金，旨在解决现有技术中的非晶合金材料的形成能力与密度无法达到小型复杂构件轻量化设计的技术问题。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：本发明一方面提供了一种非晶合金，合金组成为zracubticaldfeeyfmg，其中a、b、c、d、e、f、g为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为：45≤a≤62、12≤b≤26、8≤c≤20、15≤d≤25、2≤e≤15、0.1≤f≤3、0.2≤g≤2；其中，m元素为si或者b。
7.进一步优选，所述非晶合金元素组分的原子百分比取值范围为：48≤a≤60、12≤b
≤20、10≤c≤20、15≤d≤22、2≤e≤8、0.1≤f≤2、0.2≤g≤2。
8.再进一步优选，所述非晶合金元素组分的原子百分比取值范围为：50≤a≤55、12≤b≤18、12≤c≤18、15≤d≤20、3≤e≤5、0.5≤f≤2、1≤g≤2。
9.进一步地，当m选择为b时，其原子百分比在1.0~1.5范围内。
10.进一步地，所述非晶合金的组成为zr50cu12ti12al20fe4.5y0.5si1.0、zr50cu12ti18al15fe3.0y0.5si1.5、zr50cu12ti17.5al15.0fe3.1y1.2si1.2、zr50cu13ti13.8al16.6fe3.8y1.4si1.4、zr50cu18ti12al15fe3.0y1.0si1.0、zr50.6cu14.0ti13.0al15.9fe4.0y1.0si1.5、zr52.0cu12.3ti14.2al15.6fe3.5y1.0si1.4、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0si1.5、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0si1.5、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y0.5si2.0、zr52.2cu13.6ti13.2al15.6fe3.0y0.8si1.6、zr52.0cu12.4ti14.1al15.6fe3.0y1.1si1.8、zr52.1cu13.5ti12.0al16.4fe3.0y1.2si1.8、zr52.4cu12.0ti15.0al15.0fe3.0y1.6si1.0、zr52.8cu14.0ti12.0al15.3fe3.0y1.9si1.0、zr52.8cu13.0ti13.5al15.2fe3.5y1.0si1.0、zr53.1cu13.0ti15.0al13.9fe3.5y0.5si1.0、zr53.2cu14.1ti12.5al15.2fe3.0y1.0si1.0、zr53.2cu13.0ti13.1al15.4fe3.2y0.8si1.3、zr53.2cu13.0ti12.5al16.0fe3.0y1.0si1.3、zr54.0cu12.0ti12.3al16.7fe3.0y1.0si1.0、zr55.0cu12.0ti12.0al15.8fe3.0y1.0si1.2、zr50cu12ti12al20fe4.5y0.5b1.0、zr50cu12ti18al15fe3.0y0.5b1.5、zr50cu12ti17.5al15.0fe3.1y1.2b1.2、zr50cu13ti13.8al16.6fe3.8y1.4b1.4、zr50cu18ti12al15fe3.0y1.0b1.0、zr50.6cu14.0ti13.0al15.9fe4.0y1.0b1.5、zr52.0cu12.3ti14.2al15.6fe3.5y1.0b1.4、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0b1.5、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y0.5b2.0、zr52.2cu13.6ti13.2al15.6fe3.0y0.8b1.6、zr52.0cu12.4ti14.1al15.6fe3.0y1.1b1.8、zr52.1cu13.5ti12.0al16.4fe3.0y1.2b1.8、zr52.4cu12.0ti15.0al15.0fe3.0y1.6b1.0、zr52.8cu14.0ti12.0al15.3fe3.0y1.9b1.0、zr52.8cu13.0ti13.5al15.2fe3.5y1.0b1.0、zr53.1cu13.0ti15.0al13.9fe3.5y0.5b1.0、zr53.2cu14.1ti12.5al15.2fe3.0y1.0b1.0、zr53.2cu13.0ti13.1al15.4fe3.2y0.8b1.3、zr53.2cu13.0ti12.5al16.0fe3.0y1.0b1.3、zr54.0cu12.0ti12.3al16.7fe3.0y1.0b1.0、zr55.0cu12.0ti12.0al15.8fe3.0y1.0b1.2中的一种。
11.本发明中的锆基非晶合金以zr-cu-ti-al四元合金体系为基础成分，综合考虑非晶的形成能力、密度、比强度以及熔炼过程的难易程度进行组分的设计。
12.本发明中的锆基非晶合金基础体系中不引入ni、co元素，而采用无致敏性的ti元素与其他元素混合，采用该体系除了提升合金生物相容性，一方面能有效降低合金密度，另一方面还能提升非晶合金的形成能力。本发明中的锆基非晶合金组分之间互相配合，在zr-cu-ti-al四元合金体系的基础中添加相适配的fe、y成分，能有效提升合金的形成能力和比强度，需要注意的是，fe本身密度较大，添加量需在体系组分中得到严格的控制和适配。其次，轻元素si或者b的适量添加，有利于非晶形成能力的提升和降低密度，但是si或者b元素熔炼困难，一旦添加的原子百分比大于2%，熔炼温度需大幅提升才能将其全部熔炼完成，导致熔炼过程中合金原料烧损严重，尤其是si和b两种元素同时添加时，很难将两种原料同时熔成液态，所以si和b元素只能选择性添加。
13.本发明中的块体非晶合金利用浇铸工艺制备出的制件具有良好的非晶态结构。进一步地，所述非晶合金在浇铸成直径为10-12mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含
量大于50%；所述非晶合金在浇铸成直径大于8mm、小于等于12mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于70%；所述非晶合金在浇铸成直径大于5mm、小于等于8mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于80%；所述非晶合金在浇铸成直径小于等于5mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于95%。
14.本发明中的块体非晶合金利用压铸工艺制备出的制件同样具有良好的非晶态结构。进一步地，所述非晶合金在压铸成厚度大于1mm、小于等于1.5mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于50%；所述非晶合金在压铸成厚度大于0.8mm、小于等于1mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于70%；所述非晶合金在压铸成厚度大于0.5mm、小于等于0.8mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于80%；所述非晶合金在压铸成厚度小于等于0.5mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于95%。
15.本发明中的块体非晶合金通过成分改进，有效降低了非晶的密度，所述非晶合金密度小于等于6.3g/cm3。
16.本发明中的块体非晶合金通过成分改进，有效提升了形成能力，所述非晶合金的形成能力大于等于8mm。
17.本发明再一方面提供了一种非晶合金的加工方法，包括如下步骤，按照合金组成为zracubticaldfeeyfmg称取原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，合金组成为zracubticaldfeeyfmg，其中a、b、c、d、e、f、g为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为：45≤a≤62、12≤b≤26、8≤c≤20、15≤d≤25、2≤e≤15、0.1≤f≤3、0.2≤g≤2；其中，m元素为si或者b；将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1pa；通入惰性气体，在惰性气氛下，以熔炼温度1800-2000℃对合金原料进行熔炼至少3次；使用浇铸、吸铸、压铸中的任意一种铸造方式进行合金成型。
18.本发明中提供的块体非晶合金的成型加工方法简单、快捷，适合工业化生产。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
20.在本发明的描述中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种
关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
21.在本发明的描述中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，
“ꢀ
a,b,或c中的至少一项（个）”，或，“a,b,和c中的至少一项（个）”，均可以表示：a, b, c, a-b（即a和b）, a-c, b-c, 或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
22.需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
23.另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。
24.本发明实施例提供了一种适用于薄型化、小型化构件的块体非晶合金。
25.具体实施例如下。
26.实施例1本实施例提供的非晶合金组成为zr45.0cu25.0ti12.0al13.0fe3.0y1.0si1.0。
27.实施例2本实施例提供的非晶合金组成为zr46.0cu12.0ti11.7al15.0fe15.0y0.1si0.2。
28.实施例3本实施例提供的非晶合金组成为zr46.0cu15.0ti8.0al25.0fe5.0y0.5si0.5。
29.实施例4本实施例提供的非晶合金组成为zr47.0cu12.0ti11.0al20.0fe5.0y3.0si2.0。
30.实施例5本实施例提供的非晶合金组成为zr48.0cu16.0ti20.0al10.0fe3.0y2.0si1.0。
31.实施例6本实施例提供的非晶合金组成为zr48.0cu12.0ti16.0al15.0fe8.0y0.2si0.8。
32.实施例7本实施例提供的非晶合金组成为zr48.2cu20.0ti10.0al19.5fe2.0y0.1si0.2。
33.实施例8本实施例提供的非晶合金组成为zr50.0cu12.0ti13.0al22.0fe2.0y0.5si0.5。
34.实施例9本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu12ti12al20fe4.5y0.5si1.0。
35.实施例10本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu12ti18al15fe3.0y0.5si1.5。
36.实施例11本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu12ti17.5al15.0fe3.1y1.2si1.2。
37.实施例12本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu13ti13.8al16.6fe3.8y1.4si1.4。
38.实施例13本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu18ti12al15fe3.0y1.0si1.0。
39.实施例14本实施例提供的非晶合金组成为zr50.6cu14.0ti13.0al15.9fe4.0y1.0si1.5。
40.实施例15本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu12.3ti14.2al15.6fe3.5y1.0si1.4。
41.实施例16本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0si1.5。
42.实施例17本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y0.5si2.0。
43.实施例18本实施例提供的非晶合金组成为zr52.2cu13.6ti13.2al15.6fe3.0y0.8si1.6。
44.实施例19本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu12.4ti14.1al15.6fe3.0y1.1si1.8。
45.实施例20本实施例提供的非晶合金组成为zr52.1cu13.5ti12.0al16.4fe3.0y1.2si1.8。
46.实施例21本实施例提供的非晶合金组成为zr52.4cu12.0ti15.0al15.0fe3.0y1.6si1.0。
47.实施例22本实施例提供的非晶合金组成为zr52.8cu14.0ti12.0al15.3fe3.0y1.9si1.0。
48.实施例23本实施例提供的非晶合金组成为zr52.8cu13.0ti13.5al15.2fe3.5y1.0si1.0。
49.实施例24本实施例提供的非晶合金组成为zr53.1cu13.0ti15.0al13.9fe3.5y0.5si1.0。
50.实施例25本实施例提供的非晶合金组成为zr53.2cu14.1ti12.5al15.2fe3.0y1.0si1.0。
51.实施例26本实施例提供的非晶合金组成为zr53.2cu13.0ti13.1al15.4fe3.2y0.8si1.3。
52.实施例27本实施例提供的非晶合金组成为zr53.2cu13.0ti12.5al16.0fe3.0y1.0si1.3。
53.实施例28本实施例提供的非晶合金组成为zr54.0cu12.0ti12.3al16.7fe3.0y1.0si1.0。
54.实施例29本实施例提供的非晶合金组成为zr55.0cu12.0ti12.0al15.8fe3.0y1.0si1.2。
55.实施例30本实施例提供的非晶合金组成为zr56.0cu16.7ti10.0al15.0fe2.0y0.1si0.2。
56.实施例31
本实施例提供的非晶合金组成为zr57.0cu12.5ti10.0al17.2fe2.0y1.0si0.3。
57.实施例32本实施例提供的非晶合金组成为zr58.0cu12.2ti10.5al15.3fe2.0y1.0si1.0。
58.实施例33本实施例提供的非晶合金组成为zr58.0cu12.2ti10.0al16.3fe2.0y1.0si0.5。
59.实施例34本实施例提供的非晶合金组成为zr59.0cu12.1ti10.0al15.3fe2.0y1.0si0.6。
60.实施例35本实施例提供的非晶合金组成为zr60.0cu12.0ti10.0al15.0fe2.0y0.6si0.4。
61.实施例36本实施例提供的非晶合金组成为zr62.0cu12.0ti8.0al15.0fe2.0y0.8si0.2。
62.实施例37本实施例提供的非晶合金组成为zr62.0cu12.0ti8.0al15.0fe2.0y0.6si0.4。
63.实施例38~74为实施例1~37中，将si元素替换成b元素，具体如下：实施例38本实施例提供的非晶合金组成为zr45.0cu25.0ti12.0al13.0fe3.0y1.0b1.0。
64.实施例39本实施例提供的非晶合金组成为zr46.0cu12.0ti11.7al15.0fe15.0y0.1b0.2。
65.实施例40本实施例提供的非晶合金组成为zr46.0cu15.0ti8.0al25.0fe5.0y0.5b0.5。
66.实施例41本实施例提供的非晶合金组成为zr47.0cu12.0ti11.0al20.0fe5.0y3.0b2.0。
67.实施例42本实施例提供的非晶合金组成为zr48.0cu16.0ti20.0al10.0fe3.0y2.0b1.0。
68.实施例43本实施例提供的非晶合金组成为zr48.0cu12.0ti16.0al15.0fe8.0y0.2b0.8。
69.实施例44本实施例提供的非晶合金组成为zr48.2cu20.0ti10.0al19.5fe2.0y0.1b0.2。
70.实施例45本实施例提供的非晶合金组成为zr50.0cu12.0ti13.0al22.0fe2.0y0.5b0.5。
71.实施例46本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu12ti12al20fe4.5y0.5b1.0。
72.实施例47本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu12ti18al15fe3.0y0.5 b1.5。
73.实施例48本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu12ti17.5al15.0fe3.1y1.2 b1.2。
74.实施例49本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu13ti13.8al16.6fe3.8y1.4b1.4。
75.实施例50本实施例提供的非晶合金组成为zr50cu18ti12al15fe3.0y1.0b1.0。
76.实施例51本实施例提供的非晶合金组成为zr50.6cu14.0ti13.0al15.9fe4.0y1.0b1.5。
77.实施例52本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu12.3ti14.2al15.6fe3.5y1.0b1.4。
78.实施例53本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0b1.5。
79.实施例54本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y0.5b2.0。
80.实施例55本实施例提供的非晶合金组成为zr52.2cu13.6ti13.2al15.6fe3.0y0.8b1.6。
81.实施例56本实施例提供的非晶合金组成为zr52.0cu12.4ti14.1al15.6fe3.0y1.1b1.8。
82.实施例57本实施例提供的非晶合金组成为zr52.1cu13.5ti12.0al16.4fe3.0y1.2 b 1.8。
83.实施例58本实施例提供的非晶合金组成为zr52.4cu12.0ti15.0al15.0fe3.0y1.6 b 1.0。
84.实施例59本实施例提供的非晶合金组成为zr52.8cu14.0ti12.0al15.3fe3.0y1.9b1.0。
85.实施例60本实施例提供的非晶合金组成为zr52.8cu13.0ti13.5al15.2fe3.5y1.0b1.0。
86.实施例61本实施例提供的非晶合金组成为zr53.1cu13.0ti15.0al13.9fe3.5y0.5b1.0。
87.实施例62本实施例提供的非晶合金组成为zr53.2cu14.1ti12.5al15.2fe3.0y1.0b1.0。
88.实施例63本实施例提供的非晶合金组成为zr53.2cu13.0ti13.1al15.4fe3.2y0.8b1.3。
89.实施例64本实施例提供的非晶合金组成为zr53.2cu13.0ti12.5al16.0fe3.0y1.0b1.3。
90.实施例65本实施例提供的非晶合金组成为zr54.0cu12.0ti12.3al16.7fe3.0y1.0b1.0。
91.实施例66本实施例提供的非晶合金组成为zr55.0cu12.0ti12.0al15.8fe3.0y1.0b1.2。
92.实施例67本实施例提供的非晶合金组成为zr56.0cu16.7ti10.0al15.0fe2.0y0.1b0.2。
93.实施例68本实施例提供的非晶合金组成为zr57.0cu12.5ti10.0al17.2fe2.0y1.0si0.3。
94.实施例69
本实施例提供的非晶合金组成为zr58.0cu12.2ti10.5al15.3fe2.0y1.0b1.0。
95.实施例70本实施例提供的非晶合金组成为zr58.0cu12.2ti10.0al16.3fe2.0y1.0b0.5。
96.实施例71本实施例提供的非晶合金组成为zr59.0cu12.1ti10.0al15.3fe2.0y1.0b0.6。
97.实施例72本实施例提供的非晶合金组成为zr60.0cu12.0ti10.0al15.0fe2.0y0.6b0.4。
98.实施例73本实施例提供的非晶合金组成为zr62.0cu12.0ti8.0al15.0fe2.0y0.8b0.2。
99.实施例74本实施例提供的非晶合金组成为zr62.0cu12.0ti8.0al15.0fe2.0y0.6b0.4。
100.利用实施例1~74的非晶合金组成制成非晶制件。
101.实验例1按照实施例1~74的合金组成称取纯度高于99.95%的单质原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1pa。在熔炼腔室内通入高纯氩气（氩气纯度大于99.999%），在氩气气氛下，以熔炼温度1800-2000℃对合金原料进行熔炼至少3次（根据具体合金的熔炼状态进行调整），直至合金完全熔化。
102.利用铜模浇铸的工艺制成直径分别为12mm、11mm、10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、长度均为100mm的样棒。
103.经dsc测试和金相显微镜测试，实施例1~74的非晶合金在浇铸成直径为10-12mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于50%。
104.实施例1~74的非晶合金在浇铸成直径大于8mm、小于等于12mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于70%。
105.实施例1~74的非晶合金在浇铸成直径大于5mm、小于等于8mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于80%。
106.实施例1~74的非晶合金在浇铸成直径小于等于5mm、长度为100mm的样棒时，非晶态体积含量大于95%。
107.浇铸的样棒若直径大于12mm，则非晶态体积含量呈大幅度降低的趋势，没有作为非晶态材料使用的实用性，所以在本实验例中不讨论该种情况。
108.实验例2按照实施例1~74的合金组成称取纯度高于99.95%的单质原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1pa。在熔炼腔室内通入高纯氩气（氩气纯度大于99.999%），在氩气气氛下，以熔炼温度1800-2000℃对合金原料进行熔炼至少3次（根据具体合金的熔炼状态进行调整），直至合金完全熔化。
109.利用压铸工艺制成厚度分别为2mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm、1.5mm、1.4mm、1.3mm、1.2mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、长度均为100mm的样条。
110.经dsc测试和金相显微镜测试，实施例1~74的非晶合金在压铸成厚度大于1mm、小于等于1.5mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于50%。
111.实施例1~74的非晶合金在压铸成厚度大于0.8mm、小于等于1mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于70%。
112.实施例1~74的非晶合金在压铸成厚度大于0.5mm、小于等于0.8mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于80%。
113.实施例1~74的非晶合金在压铸成厚度小于等于0.5mm、长度为100mm的样条时，非晶态体积含量大于95%。
114.实验例3对实验例1、2中制备得到的样棒和样条均进行密度测试，测试方法为排水法。
115.得到的结果为：样棒和样条的密度在6.2至6.3g/cm3范围内不等。进一步地，控制非晶样品制备过程中样品的孔隙率，得到的铸造样品密度均小于等于6.3g/cm3，且非晶合金的形成能力大于等于8mm。
116.由上述实施例可以看出，本发明中的块体非晶合金是一种适用于薄型化、小型化构件的块体非晶合金，解决了现有技术中的非晶合金材料的形成能力与密度无法达到小型复杂构件轻量化设计的技术问题。本发明中提供的块体非晶合金的成型加工方法简单、快捷，适合工业化生产。
117.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.非晶合金，其特征在于，合金组成为zr
a
cu
b
ti
c
al
d
fe
e
y
f
m
g
，其中a、b、c、d、e、f、g为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为：45≤a≤62、12≤b≤26、8≤c≤20、15≤d≤25、2≤e≤15、0.1≤f≤3、0.2≤g≤2；其中，m元素为si或者b。2.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金元素组分的原子百分比取值范围为：48≤a≤60、12≤b≤20、10≤c≤20、15≤d≤22、2≤e≤8、0.1≤f≤2、0.2≤g≤2。3.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金元素组分的原子百分比取值范围为：50≤a≤55、12≤b≤18、12≤c≤18、15≤d≤20、3≤e≤5、0.5≤f≤2、1≤g≤2。4.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，当m选择为b时，其原子百分比在1.0~1.5范围内。5.根据权利要求1所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的组成为zr50cu12ti12al20fe4.5y0.5si1.0、zr50cu12ti18al15fe3.0y0.5si1.5、zr50cu12ti17.5al15.0fe3.1y1.2si1.2、zr50cu13ti13.8al16.6fe3.8y1.4si1.4、zr50cu18ti12al15fe3.0y1.0si1.0、zr50.6cu14.0ti13.0al15.9fe4.0y1.0si1.5、zr52.0cu12.3ti14.2al15.6fe3.5y1.0si1.4、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0si1.5、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0si1.5、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y0.5si2.0、zr52.2cu13.6ti13.2al15.6fe3.0y0.8si1.6、zr52.0cu12.4ti14.1al15.6fe3.0y1.1si1.8、zr52.1cu13.5ti12.0al16.4fe3.0y1.2si1.8、zr52.4cu12.0ti15.0al15.0fe3.0y1.6si1.0、zr52.8cu14.0ti12.0al15.3fe3.0y1.9si1.0、zr52.8cu13.0ti13.5al15.2fe3.5y1.0si1.0、zr53.1cu13.0ti15.0al13.9fe3.5y0.5si1.0、zr53.2cu14.1ti12.5al15.2fe3.0y1.0si1.0、zr53.2cu13.0ti13.1al15.4fe3.2y0.8si1.3、zr53.2cu13.0ti12.5al16.0fe3.0y1.0si1.3、zr54.0cu12.0ti12.3al16.7fe3.0y1.0si1.0、zr55.0cu12.0ti12.0al15.8fe3.0y1.0si1.2、zr50cu12ti12al20fe4.5y0.5b1.0、zr50cu12ti18al15fe3.0y0.5b1.5、zr50cu12ti17.5al15.0fe3.1y1.2b1.2、zr50cu13ti13.8al16.6fe3.8y1.4b1.4、zr50cu18ti12al15fe3.0y1.0b1.0、zr50.6cu14.0ti13.0al15.9fe4.0y1.0b1.5、zr52.0cu12.3ti14.2al15.6fe3.5y1.0b1.4、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y1.0b1.5、zr52.0cu13.0ti14.3al15.2fe3.0y0.5b2.0、zr52.2cu13.6ti13.2al15.6fe3.0y0.8b1.6、zr52.0cu12.4ti14.1al15.6fe3.0y1.1b1.8、zr52.1cu13.5ti12.0al16.4fe3.0y1.2b1.8、zr52.4cu12.0ti15.0al15.0fe3.0y1.6b1.0、zr52.8cu14.0ti12.0al15.3fe3.0y1.9b1.0、zr52.8cu13.0ti13.5al15.2fe3.5y1.0b1.0、zr53.1cu13.0ti15.0al13.9fe3.5y0.5b1.0、zr53.2cu14.1ti12.5al15.2fe3.0y1.0b1.0、zr53.2cu13.0ti13.1al15.4fe3.2y0.8b1.3、zr53.2cu13.0ti12.5al16.0fe3.0y1.0b1.3、zr54.0cu12.0ti12.3al16.7fe3.0y1.0b1.0、zr55.0cu12.0ti12.0al15.8fe3.0y1.0b1.2中的一种。6.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金在浇铸成直径为10-12mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于50%；所述非晶合金在浇铸成直径大于8mm、小于等于12mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于70%；
所述非晶合金在浇铸成直径大于5mm、小于等于8mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于80%；所述非晶合金在浇铸成直径小于等于5mm、长度为100mm的棒状样品时，非晶态体积含量大于95%。7.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金在压铸成厚度大于1mm、小于等于1.5mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于50%；所述非晶合金在压铸成厚度大于0.8mm、小于等于1mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于70%；所述非晶合金在压铸成厚度大于0.5mm、小于等于0.8mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于80%；所述非晶合金在压铸成厚度小于等于0.5mm、长度为100mm的条状样品时，非晶态体积含量大于95%。8.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金密度小于等于6.3g/cm3。9.根据权利要求1-5任一所述的非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的形成能力大于等于8mm。10.非晶合金的加工方法，其特征在于，包括如下步骤，按照合金组成为zr
a
cu
b
ti
c
al
d
fe
e
y
f
m
g
称取原料，混合，放置入真空熔炼炉的熔炼装置内，合金组成为zr
a
cu
b
ti
c
al
d
fe
e
y
f
m
g
，其中a、b、c、d、e、f、g为合金元素组分的原子百分比；其中，各元素组分的原子百分比取值范围为：45≤a≤62、12≤b≤26、8≤c≤20、15≤d≤25、2≤e≤15、0.1≤f≤3、0.2≤g≤2；其中，m元素为si或者b；将真空熔炼炉的真空度抽至低于0.1pa；通入惰性气体，在惰性气氛下，以熔炼温度1800-2000℃对合金原料进行熔炼至少3次；使用浇铸、吸铸、压铸中的任意一种铸造方式进行合金成型。

技术总结

本发明提供了一种非晶合金，其组成为Zr

技术研发人员：

高宽 王玮

受保护的技术使用者：

东莞市逸昊金属材料科技有限公司

技术研发日：

2022.08.31

技术公布日：

2022/11/25