本發(fā)明屬于材料科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)，主要涉及一種銅基塊體非晶合金復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

塊體非晶合金具有室溫脆性和應(yīng)變軟化缺陷，使其作為工程材料受到嚴(yán)重限制。為解決非晶合金室溫脆性和應(yīng)變軟化問題，已研制出不同種類的非晶復(fù)合材料。現(xiàn)有的非晶復(fù)合材料分類主要有兩種：一是內(nèi)生強(qiáng)韌相形成復(fù)合材料，二是外加強(qiáng)韌相形成復(fù)合材料。由于外加強(qiáng)韌相與非晶合金基體連接強(qiáng)度較差以及復(fù)合材料制備工藝的復(fù)雜性，促使外加強(qiáng)韌相非晶復(fù)合材料受到一定程度限制。在內(nèi)生強(qiáng)韌相復(fù)合材料中，通過調(diào)整合金化學(xué)成分原位形成強(qiáng)韌相，使用吸鑄方法制備非晶復(fù)合材料。在目前研制的Ti基、Zr基非晶合金復(fù)合材料中，雖然體現(xiàn)一定壓縮塑性，但是存在應(yīng)變軟化問題。在CuZr基非晶復(fù)合材料中，通過添加貴金屬Ta或需要樣品預(yù)變形而誘導(dǎo)馬氏體相變產(chǎn)生塑性，但貴金屬添加提高了成本以及預(yù)變形工藝的復(fù)雜性，促使CuZr基復(fù)合材料也具有一定的局限性。另外，由于使用吸鑄方法制備非晶復(fù)合材料，其塑性較低，加工硬化能力也較差，存在的技術(shù)問題是吸鑄方法冷卻速度過快，不利于強(qiáng)韌相原位形成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的非晶合金室溫脆性及應(yīng)變軟化問題，提供一種銅基塊體非晶合金復(fù)合材料及其制備方法，達(dá)到簡化制備工藝、提高拉伸塑性及加工硬化能力、降低成本的目的。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種銅基塊體非晶合金復(fù)合材料，所述銅基塊體非晶合金復(fù)合材料含有原子百分比為40％-50％的Cu、40％-50％的Zr、0-10％的Al和0-7％的M，所述成分中M為Nb、Hf、Y元素中的任意一種。

一種銅基塊體非晶合金復(fù)合材料制備方法：將含有確定原子百分比的Cu、Zr、Al和M成份且配制好的原材料放入純Ti吸氧高純氬氣保護(hù)氣氛的鎢極電弧熔煉爐銅坩鍋中，向爐內(nèi)反復(fù)充放高純氬氣3次，排凈爐內(nèi)空氣，每次爐內(nèi)氣壓維持在5×10^-3Pa，使之充滿保護(hù)氣體，在200A電流下，每次熔煉3分鐘，反復(fù)熔煉4次；在熔煉銅坩鍋內(nèi)，在熔體自身重力作用下，通過直徑≥2mm石墨管，采用自流澆注方法將熔體滴鑄銅模中，制備直徑不小于2mm的塊體非晶合金復(fù)合材料。

本發(fā)明的銅基塊體非晶合金復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高硬度的優(yōu)異力學(xué)性能、不含貴金屬的低成本優(yōu)勢和明顯的加工硬化能力和拉伸塑性，其最大拉伸塑性不小于8％；本發(fā)明非晶合金復(fù)合材料制備方法采用自流澆注方法，工藝簡單、實(shí)用，制備質(zhì)量好，解決了非晶合金室溫脆性及應(yīng)變軟化的難題。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。表1是本發(fā)明制備方法獲得的棒狀復(fù)合材料及其拉伸性能表。

實(shí)施例1

采用Cu、Zr、Al、Nb四種元素，按每個合金母錠10g質(zhì)量，配制Cu_44.3Zr₄₈Al₄Nb_3.7非晶合金各成分質(zhì)量，制備直徑為3mm的塊體非晶復(fù)合材料。

實(shí)施例2

采用Cu、Zr、Al、Hf四種元素，按每個合金母錠10g質(zhì)量，配制Cu₄₈Zr₄₅Al₆Hf₁非晶合金各成分質(zhì)量，制備直徑為4mm的塊體非晶復(fù)合材料。

實(shí)施例3

采用Cu、Zr、Al、Y四種元素，按每個合金母錠10g質(zhì)量，配制Cu₄₈Zr₄₅Al₆Y₁非晶合金各成分質(zhì)量，制備直徑為5mm的塊體非晶復(fù)合材料。

實(shí)施例4

采用Cu、Zr二種元素，按每個合金母錠10g質(zhì)量，配制Cu₅₀Zr₅₀非晶合金各成分質(zhì)量，制備直徑為2.5mm的塊體非晶復(fù)合材料。

實(shí)施例5

銅基塊體非晶合金復(fù)合材料制備方法如下：將配制好的原材料放入純Ti吸氧高純氬氣保護(hù)氣氛的鎢極電弧熔煉爐銅坩鍋中，向爐內(nèi)反復(fù)充放高純氬氣3次，排凈爐內(nèi)空氣，每次爐內(nèi)氣壓維持在5×10^-3Pa，使之充滿保護(hù)氣體；在200A電流下，每次熔煉3分鐘，為確保合金成分均勻，需反復(fù)熔煉4次；在熔煉銅坩堝內(nèi)，在熔體自身重力作用下，通過直徑≥2mm石墨管，采用自流澆注方法將熔體滴鑄銅模中，制備直徑不小于2mm的塊體非晶合金復(fù)合材料。

本發(fā)明在制備非晶合金復(fù)合材料過程中，可以促使強(qiáng)韌相均勻分布，有效提高了室溫拉伸塑性及加工硬化能力，消除了非晶合金室溫脆性及應(yīng)變軟化的不良效果，擴(kuò)展了非晶合金的廣泛應(yīng)用。

表1