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Patent Searching and Data


Title:
ZIRCONIUM-BASED AMORPHOUS ALLOY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/059769
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a zirconium-based amorphous alloy. The composition of the zirconium-based amorphous alloy is (Zr, Hf, Nb)aCubTicAldREe, wherein a, b, c, d and e are a corresponding content in atomic percent of each element in the zirconium-based amorphous alloy, respectively being: 40≤a≤65, 20≤b≤50,0.1≤c≤10, 5≤d≤15, 0.05≤e≤5, a+b+c+d+e≤100, RE is a combination of one or more elements of La, Ce, Po, Ho, Er, Nd, Gd, Dy, Sc, Eu, Tm, Tb, Pr, Sm, Yb and Lu, or RE is a combination of Y with one or more of elements La, Ce, Po, Ho, Er, Nd, Gd, Dy, Sc, Eu, Tm, Tb, Pr, Sm, Yb and Lu.

Inventors:
ZHANG TAO (CN)
CHEN CHEN (CN)
YIN ENHUAI (CN)
FU LIANG (CN)
ZHU AILAN (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/073788
Publication Date:
April 24, 2014
Filing Date:
April 07, 2013
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI TECH CO LTD (CN)
International Classes:
C22C45/10
Foreign References:
CN1526030A2004-09-01
CN102345082A2012-02-08
CN101012535A2007-08-08
CN102061429A2011-05-18
Other References:
ANDREAS, A.K. ET AL.: "Influence of Low Oxygen Contents and Alloy Refinement on the Glass Forming Ability of 2r5Z.5CU1.9Ni14.6A11oTi5.", MATERIALS TRANSACTIONS, vol. 43, no. 12, December 2002 (2002-12-01), pages 3206 - 3210, XP009009063
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Claims:
权利要求

1、 一种锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非晶合金的组成为:

(Zr,Hf,Nb)aCubTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在所述锆基非晶合金中对应的原子百分比含量, 分另 lj为: 40<a<65 , 20<b<50, 0.1<c<10 , 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100 , Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。

2、 根据权利要求 1所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 La、 Ce、 Gd、 Nd、 Dy、 Er、 Tm、 Yb元素中的一种或多种的组合。

3、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

ZraCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 56≤a≤63, 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

4、 根据权利要求 3所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 Gd 或 Er、 Dy中的一种或多种。

5、 根据权利要求 4所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非晶 合金组成成分为 Zr57TilCu31A19Gd2 、 Zr62.8Ti0.2Cu20A115Er2 、 Zr60.5Ti2Cu25A112Er0.5 、 Zr60Ti2Cu25A112Dyl 、

Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05, Zr62.8Ti0.2Cu20A115Er2中的一种。

6、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

ZraCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 46<a<52, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

7、 根据权利要求 6所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 Er 和 Y或者为 Er、 Tm、 Yb的一种或多种。

8、 根据权利要求 1所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非晶 合金组成成分为 Zr49Cu38A110Ti2Erl、 Zr49.7Ti2Cu38.1A110Er0.1Y0.1 , Zr49.7Cu37.8A110Ti2Tm0.5、 Zr50Cu37A110Ti2Ybl中的一种。

9、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

(Zr,Hf)aCu bTicAldRee,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 58<a<65 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

10、 根据权利要求 9所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Hf的百 分比含量为 0〜8。

11、 根据权利要求 10所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 Er、 Tm和 Y或者为 Er、 Yb、 Nd、 Tm的一种或多种。

12、 根据权利要求 11所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非 晶 合 金 组 成 成 分 为 Zr59.5Ti2Cu25A112Er0.5Tm0.5Y0.5 、

Zr60.5Ti2Cu25A112Er0.5 Zr60.5Ti2Cu25A112Tm0.5

Zr60.5Hf0.8Til.2Cu25A112Er0.5 Zr59.5HflTi2Cu25A112Er0.5 Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 Zr60.5Til.5Cu25A112Ybl Zr60.5Hf0.8Til.2Cu25A112Nd0.5 Zr65Cu20A112.9Ti0.lEr2 、

Hf2.9Cu25A110Ti0.1Er2中的一种。

13、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆 基非晶合金的组成成分为:

(Zr,Hf)aCu bTicAldRee,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 48<a<54, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

14、 根据权利要求 13所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 Er和 Y或者为 Er、 La、 Ce以及 Tm中的一种或多种。

15、 根据权利要求 14所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Hf 的 百分比含量为 0〜8。

16、 根据权利要求 15所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非 晶合金组成成分为 Zr49Cu38A110Ti2Erl、Zr48.7HflTi2Cu37.8A110(Y,Er)0.5、 Zr49.7Ti2Cu38.1 AllOErO.1 Y0.1 、 Zr50HflTi2Cu351A19Ce3 、 Zr48.7Hf0.6Cu38.45Ti2A110Er0.25, Zr49Hf 1 Cu37 Al 10Ti2Tml中的一种。

17、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆 基非晶合金的组成成分为:

(Zr,Nb)aCu bTicAldRee,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 58<a<65 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

18、 根据权利要求 17所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Nb的 百分比含量为 0〜2。

19、 根据权利要求 18所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 Er或 Tm、 Yb中的一种或多种。

20、 根据权利要求 19所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非 晶合金组成成分为 Zr59NblCu25A112TilEr2、 Zr60.5Ti2Cu25A112Er0.5 ,

Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 、 Zr65Cu20A112.9Ti0.lEr2 、 Zr59 NblCu25A112Ti2Tml、 Zr59 NblCu25A112TilYb2中的一种。

21、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆 基非晶合金的组成成分为:

( Zr,Nb)aCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 48<a<54, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

22、 根据权利要求 21所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为 Er和 Y或者为 Er、 Tm、 Dy、 Nd、 Yb中的一种或多种。

23、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆 基非晶合金的组成成分中的铜元素的一部分由 Ni替代, 也就是所述锆基非 晶合金的组成成分为:

Zra(Cu,Ni) bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 46<a<50, 36<b<42, 0.1<c<5 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

24、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 述锆基 非晶合金的组成成分中的铜元素的一部分由 Ni替代, 也就是所述锆基非 晶合金的组成成分为:

Zra(Cu,Ni) bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 54<a<63 , 22<b<35 , 0.1<c<5 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

25、 根据权利要求 23或 24所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Re为中的 Er、 Sc、 Tm、 Dy、 Nd、 Yb中的一种或多种。

26、 根据权利要求 25所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述 Ni的 百分比含量为 0〜15。

27、 根据权利要求 25所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆基非 晶 合 金 的 组 成 成 分 为 Zr57.9Cu25Ni5A110Ti0.lSc2 、 Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 、 Zr49Ti2Cu36Ni2A110Erl 、

Zr49.5Ti2Cu36Ni2A110Tm0.5 、 Zr60Ti2Cu24NilA112Erl 、

Zr49Ti2Cu36Ni2A110Dyl 、 Zr60.5Ti2Cu24NilA112Nd0.5 、 Zr50TilCu36Ni2.5A110Yb0.5中的一种。

28、 根据权利要求 1或 2所述的锆基非晶合金, 其特征在于, 所述锆 基 非 晶 合 金 的 组 成 成 分 为 Zr48.7HflTi2Cu37.81A110Er0.5 、 Zr48.7HflTi2Cu37.81A110(Y,Er)0.5 、 Zr59Ti2Cu251A112Er2 、 Zr57 Ti2Cu301A110Lal 、 Zr57 TilCu311A19Gd2 、 Zr58Cu25A112Ti2HflEr2 Zr59Cu25A112TilNblEr2 、 Zr59.5HflTi2Cu251A112Er0.5中的一种。

29、 一种锆基非晶合金的制作方法, 包括在保护气氛或真空条件下将 金属原料熔炼完全后, 进行铸造冷却成型而形成锆基非晶合金, 所述锆基 非晶合金的组成为:

(Zr,Hf,Nb)aCubTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在所述锆基非晶合金中对应的原子百分比 含量, 分别为: 40≤a≤65, 20<b<50 , 0.1<c<10 , 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。

30、 根据权利要求 29所述的制作方法, 其特征在于, 所述 Re为 La、

Nd、 Dy、 Er、 Tm、 Yb元素中的一种或多种的组合。

31、 根据权利要求 29所述的制作方法, 其特征在于所述熔炼过程中抽 真空至 8xlO-lPa, 充入氩气保护气体为 0.05MPa。

32、 一种电子设备, 包括壳体以及容置在壳体内的电子元件, 其特征 在于, 所述壳体由一锆基非晶合金制成, 所述锆基非晶合金的组成为:

(Zr,Hf,Nb)aCubTicAldRee,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在所述锆基非晶合金中对应的原子百分比 含量, 分别为: 40≤a≤65, 20<b<50 , 0.1<c<10 , 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。

33、 根据权利要求 32所述的电子设备, 其特征在于, 所述 Re为 La、

Nd、 Dy、 Er、 Tm、 Yb元素中的一种或多种的组合。

34、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

ZraCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 56≤a≤63, 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

35、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

ZraCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 46<a<52, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

36、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

(Zr,Hf) aCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 58<a<65 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

37、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

(Zr,Hf) aCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 48<a<54, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

38、 根据权利要求 31或 32所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为: (Zr,Nb)aCu bTieAldRee, 其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 58<a<65 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

39、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金的组成成分为:

( Zr,Nb)aCu bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 48<a<54, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

40、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金中的铜元素的一部分由 Ni替代, 也就是所述锆基非晶合金的组成 成分为:

Zra(Cu,Ni) bTicAldRee

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 46<a<50, 36<b<42, 0.1<c<5 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

41、 根据权利要求 32或 33所述的电子设备, 其特征在于, 所述锆基 非晶合金中的铜元素的一部分由 Ni替代, 也就是所述锆基非晶合金的组成 成分为:

Zra(Cu, Ni) bTicAldRee, 其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含量, 分 别为: 54<a<63 , 22<b<35 , 0.1<c<5 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

Description:
一种锆基非晶合金

技术领域

本发明涉及金属合金领域, 尤其涉及一种锆基非晶合金。 背景技术

由于非晶态合金的原子排列没有长程有序的特 征, 导致结构中没有位 错, 也没有晶界, 因此, 相对于普通多晶体金属材料, 非晶态合金具有高 强度、 耐腐蚀、 耐磨等优异的性能, 可用作制备微电子器件、 体育用品、 高档奢侈品、 电子消费品等的原材料。 通常的非晶态合金制备方法是以一 定的冷却速度将合金熔体快速冷却至玻璃转变 温度(T g )以下, 由于冷速过 快, 避免了晶体的形核与长大, 最后得到完全非晶态的结构。 材料形成非 晶态结构所需的冷速越慢,越容易形成尺寸更 大的非晶态结构材料。锆基、 钯基、 镁基、 铁基、 铜基、 镧基等合金体系中的特定合金的临界冷却速率 在数量级上小于 10 K/秒, 可以通过铜模铸造的方法制备厘米量级厚度的 块 体非晶态合金。

一般采用可形成完全非晶态结构的铸态圆棒的 临界直径作为合金的非 晶形成能力 (GFA)。 合金的非晶态结构形成能力主要依赖于合金的 化学成 分, 合金成分的复杂化或多元化可以降低非晶态结 构形成的临界冷却速率, 提高合金的非晶形成能力。 其中多组元锆基非晶合金为目前发现的同时具 备非晶形成能力好, 又具有优良的力学及机械加工性能的非晶合金 , 最具 有工程结构材料应用前景。 目前在世界研究范围内已开发的可以形成非晶 态结构的锆基非晶合金 主要集中在 Zr-TM-Al或 Zr-TM-Be (TM为 Ti, Cu, Ni或 Co)体系。这些合金 在某些特定的成分范围可由熔体冷却形成直径 为 10mm以上的非晶态结构 圆棒材料。 目前这些合金制备主要在实验室当中, 合金中的氧含量一般小 于 200ppm, 因此必须对原材料中氧的含量以及制备过程中 带入的氧含量进 行严格控制。

例如以下的合金配比在浇铸后可形成一定尺寸 的非晶态结构:

(Zr,Hf)aMbAlc

其中 M为 Ni, Cu, Fe, Co 元素中的至少一种或多种; a, b , c 为原子 百分比, 25<a<85, 5<b<70 and 0<c<35 , 其中优选的 Zr50Cu40A110合金经过 真空熔炼以及普通的铜模浇铸后可形成完全非 晶态圆棒的直径为 10mm,即 非晶形成能力为 10mm。

为了继续提升合金的非晶形成能力,通常往合 金中添加适量的 Ni元素, 与 Cu元素形成一定的配比, 如当合金中添加 5 1%的 Ni后, 得到的四元 Zr55Cu30Ni5A110合金的非晶形成能力达到 30mm。制备方法一般为称取的 一定配比的原料放入真空冶炼炉中, 调节抽真空度至 5xlO-3Pa, 然后充入 0.05MPa氩气保护气体;熔炼均匀后随炉冷却制 母合金。随后将母合金放 入感应炉重熔后喷入或浇入铜模中中制得非晶 合金棒材。 现有的 Zr基合金的 GFA对合金中氧含量特别敏感。由于锆和氧具有 很 强的结合力, 合金熔体中容易生成氧化锆或锆 /氧团簇, 它们可作为非均质 成核的核心,使合金的 GFA降低。由于在普通的实验室或工业生产条件 下, Zr基非晶合金中不可避免地会引入一定量的氧 因此生产过程中必须采用 昂贵的高纯原材料、 而且熔炼、 压铸过程要求抽高真空, 真空度往往要求 10-2Pa以上甚至 10-3Pa,以防止合金中氧含量的升高造成非晶 GFA的降低。 高纯原料 (99.9%以上) 及苛刻的保护性气氛造成 Zr基非晶合金的制备成 本非常高, 不能满足大规模的量产。 当采用市场上较为普遍的工业级原料 时, 又不能制备出具有一定尺寸的非晶态结构的部 件及产品。

发明内容

本发明实施例提供了一种锆基非晶合金, 用于在降低材料纯度以及压 铸环境真空度等工艺要求的基础上保证合金形 成大块非晶的能力。

本发明实施例提供一种锆基非晶合金, 所述锆基非晶合金的组成为: (Zr,Hf,Nb) a Cu b Ti c Al d Re e

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在所述锆基非晶合金中对应的原子 分比 含量, 分别为: 40≤a≤65, 20<b<50 , 0.1<c<10 , 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。

一种锆基非晶合金的制作方法, 包括在保护气氛或真空条件下将金属 原料熔炼完全后, 进行铸造冷却成型而形成锆基非晶合金, 所述锆基非晶 合金的组成为:

(Zr,Hf,Nb) a Cu b Ti c Al d Re e

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在所述锆基非晶合金中对应的原子 分比 含量, 分别为: 40≤a≤65, 20<b<50 , 0.1<c<10 , 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。

一种电子设备, 包括壳体以及容置在壳体内的电子元件, 所述壳体由 一锆基非晶合金制成, 所述锆基非晶合金的组成为:

(Zr,Hf,Nb) a CubTi c Al d Re e ,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在所述锆基非晶合金中对应的原子 分比 含量, 分别为: 40≤a≤65, 20<b<50 , 0.1<c<10 , 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。 本发明实施例通过往合金中添加微量的稀土元 素 (0.05-5%原子百分比) 可以抑制晶化趋势, 提高熔体的稳定性; 同时稀土元素可以吸收合金中的 氧元素, 调整合金中的氧含量, 抑制异质形核, 使金属液体在冷却过程中 避免晶化, 提升合金的非晶形成能力, 从而使非晶合金制成所需原材料的 选择范围更为宽广, 并可在不选择高纯原材料的条件下制备具有良 好非晶 形成能力的产品, 同时我们还可以降低工艺条件如真空度的苛刻 程度, 大 大降低生产成本。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案, 下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作 简单地介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例 , 对于本领域普通技术人员 来讲, 在不付出创造性劳动性的前提下, 还可以根据这些附图获取其他的 附图。

图 1为本发明实施例中两种组成成分的锆基非晶 金的 XRD衍射分析 结果图。 图 2为本发明实施例八中一种电子设备的示意图 具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实 施例, 都属于本发明保护的 范围。

本发明提供一种易于形成的锆基非晶合金, 该种非晶态结构的锆基非 晶合金可通过普通铜模浇注、 常规零部件压铸方法获得非晶态结构的非晶 块体材料或零部件。 该锆基非晶合金含 Zr、 Ti、 Cu、 A1以及稀土中的一种 或多种元素, 其中 Zr还可以部分由 Hf取代, Cu可以部分或全部由 Ni取 代, 各元素在最终非晶合金原子百分比符合下述通 式:

(Zr,Hf,Nb) a CubTi c Al d Re e

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 IJ为: 40<a<65 , 20<b<50, 0.1<c<10, 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal, 分子式中用 MM表示)获得。 在一些实施例中, 所述 Re 进一歩优选为 La、 Nd、 Dy、 Er、 Tm、 Yb元素中的一种或多种的组合。

例如, 在一些实施例中, 所述锆基非晶合金的组成可以包括:

Zr48.7HflTi2Cu37.8A110Er0.5 、 Zr48.7HflTi2Cu37.8A110(Y,Er)0.5 、 Zr48.7HflTi2Cu37.81A110(Y,MM)0.5 、 Zr59Ti2Cu251A112Er2 、 Zr57 Ti2Cu301A110Lal 、 Zr57TilCu311A19Gd2 、 Zr58Cu25A112Ti2HflEr2 Zr59Cu25A112TilNblEr2 、 Zr59.5HflTi2Cu251A112Er0.5等。

上述组成成分范围内的锆基非晶合金的可采用 低纯度原料、 低真空度 (低于 lxlO-3Pa) 下通过电弧熔炼或感应熔炼先获取棒、 粒块、 带等形状 的合金锭, 然后将合金锭在低真空度 (低于 lxlO-2Pa) 下重熔浇注或压铸 得到较大尺寸的非晶棒或非晶部件。

本发明提供一种制作上述分子配比的锆基非晶 合金的方法, 该方法包 括将上述 (Zr,Hf,Nb) a Cu b Ti e Al d Re e 的锆基非晶合金中的各成分按照其中 a、 b、 c、 d、 e范围内的分子比进行配料, 其中 40≤a≤65, 20<b<50, 0.1<c<10, 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100; 将这些配料进行母合金熔炼至完全均 匀混合; 对母合金进行铸造冷却获得所述锆基非晶合金 形成的非晶棒。 所 述铸造包括浇铸、 吸铸或喷铸。 例如, 本发明的锆基非晶合金组成成分可 以为下述表 1中的任意一种:

ΐ挲

88L£L0/£10Z13/I3d 69.6S0/M0Z OAV 25 Zr57.9Cu25Ni5A110Ti0.lSc2

26 Zr49Cu38A110Ti2Erl

27 Zr60Ti2Cu25A112Dyl

28 Zr49.7Cu37.8A110Ti2Tm0.5

29 Zr50Cu37A110Ti2Ybl

30 Zr60.5Ti2Cu25A112Tm0.5

31 Zr60.5Til.5Cu25A112Ybl

32 Zr60.5H«).8Til.2Cu25A112Nd0.5

33 Zr49HflCu37A110Ti2Tml

34 Zr59 NblCu25A112Ti2Tml

35 Zr59 NblCu25A112TilYb2

36 Zr49Ti2Cu36Ni2A110Erl

37 Zr49.5Ti2Cu36Ni2A110Tm0.5

38 Zr60Ti2Cu24NilA112Erl

39 Zr49Ti2Cu36Ni2A110Dyl

40 Zr60.5Ti2Cu24NilA112Nd0.5

41 Zr59.5Ti2Cu25A112Er0.5Tm0.5Y0.5

42 Zr50TilCu36Ni2.5A110Yb0.5 上述锆基非晶合金的制作方法具体包括如下歩 骤:

歩骤一、 配料;

将各组成成分在上述组成式的范围内按一定的 原子百分比进行配料, 例如, 根据表 1中的各组成成分以及原子百分比进行配料。

在配料过程中可以 Zr、 Hf, Ti、 Cu、 Al、 Er等元素的金属棒、块、锭、 板等材料为原料, 纯度 99.5%, 按照表 1 中的成分以及原子百分比进行合 金配料。

歩骤二、 熔炼; 对配制好的原料在保护气氛或真空条件下进行 熔炼, 使各成分均匀融 合。 所述熔炼方法不限, 只要能将各种成分的金属充分融合便可, 熔炼设 备也可以为各种常规熔炼设备。 在本发明实施例中, 所述熔炼设备优选为 电弧熔炼炉或者感应熔炼炉, 也就是将配制好的原料放置于电弧炉水冷铜 坩埚中或感应熔炼坩埚中,抽真空至 6〜9xlO-lPa,然后充入 0.03〜0.08MPa 氩气保护气体, 加热使原料熔化至成分完全均匀形成合金材料 。 上述真空 度优选为 8xlO-lPa, 氩气保护气体优选为 0.05MPa。

歩骤三、 浇铸冷却形成非晶合金。

将熔融的合金材料浇铸到模具中进行冷却处理 , 从而根据对应的配料 获得具有上述分子组成成分的锆基非晶合金。

具体歩骤可以为: 取一定数量的预制母合金放置于高频感应炉石 墨坩 埚中,抽真空到 O.lPa以下冲入 0.05MPa氩气,在石墨坩埚中加热至所述合 金材料熔点以上, 直至合金材料完全熔化后将石墨坩埚翻转, 将熔体倾转 倒入铜模中浇成非晶棒, 也可以采用压铸方法导入压铸设备料池中, 借助 压铸模具, 形成尺寸复杂的部件。

所述冷却处理的冷却速率为 1〜10χ10Κ/秒, 以有效抑制结晶发生, 并 形成临界尺寸为 10mm的圆柱状完全非晶态合金。

如图 1所示, 为随机抽选表中两种成分配比进行 X射线衍射 (XRD) 分析结果图, XRD谱为典型的非晶结构漫散峰, 未出现晶体相的衍射峰, 说明整个铸态圆棒为单一非晶相。 图中 1 # 以及 2 # 表示抽选的两种配方为

Zr49Cu38A110Ti2Erl ( 1 # ) 以及 Zr49.7Ti2Cu38.1A110Er0.1Y0.1(2 # ), 横坐标 表示 XRD衍射角 (2Θ ), 纵坐标表示相对衍射强度。

本发明实施例通过往合金中添加微量的稀土元 素 (0.05-5%原子百分 比) 可以抑制晶化趋势, 提高熔体的稳定性; 同时稀土元素可以吸收合金 中的氧元素, 调整合金中的氧含量, 抑制异质形核, 使金属液体在冷却过 程中避免晶化, 提升合金的非晶形成能力, 从而使非晶合金制成所需原材 料的选择范围更为宽广, 并可在不选择高纯原材料的条件下制备具有良 好 非晶形成能力的产品, 同时我们还可以降低工艺条件如真空度的苛刻 程度, 大大降低生产成本。

实施例一

本发明实施例一提供一种锆基非晶合金, 其组成以及原子百分比符合 以下通式:

Zr a Cu b Ti c Al d Re e

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 lj为: 56<a<63 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05<e<2 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。

其中本实施例中 Re优选为 Gd或 Er、 Dy中的一种或多种, 例如, 该 通式表述的锆基非晶合金具体包括: Zr57 TilCu31A19Gd2、 Zr62.8Ti0.2Cu20A115Er2 、 Zr60.5Ti2Cu25A112Er0.5 、

Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 、 Zr62.8Ti0.2Cu20A115Er2 、

Zr60Ti2Cu25A112Dyl等。

实施例二

本发明实施例二提供一种锆基非晶合金, 其组成以及原子百分比符合 以下通式:

Zr a Cu b Ti c Al d Re e , 其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 IJ为: 46<a<52, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05<e<2 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。

其中本实施例中 Re优选为 Er和 Y或者为 Er、Tm、 Yb的一种或多种, 例如, 该通式表述的锆基非晶合金具体包括: Zr49Cu38A110Ti2Erl、 Zr49.7Ti2Cu38.1 AllOErO.1 Y0.1 、 Zr49.7Cu37.8A110Ti2Tm0.5 、 Zr50Cu37A110Ti2Ybl等。

实施例三

本发明实施例三提供一种锆基非晶合金, 其组成以及原子百分比符合 以下通式:

(Zr,Hf) a Cu b Ti c Al d Re e ,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 lj为: 58<a<65 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05<e<2 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。 其中本实施例中 Re优选为 Er 、 Yb、 Nd、 Tm的一种或多种; (Zr,Hf) 中 Hf的百分比含量为 0〜8, 例如, 该通式表述的锆基非晶合金具体包括: Zr59.5Ti2Cu25A112Er0.5Tm0.5Y0.5 、 Zr60.5Ti2Cu25A112Er0.5 、 Zr60.5Ti2Cu25A112Tm0.5 、 Zr60.5Hf0.8Til.2Cu25A112Er0.5 、 Zr59.5HflTi2Cu25A112Er0.5 、 Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 、 Zr60.5Til.5Cu25A112Ybl 、 Zr60.5Hf0.8Til.2Cu25A112Nd0.5 、 Zr65Cu20A112.9Ti0.lEr2、 Zr60 Hf2.9Cu25A110Ti0.1Er2等。

实施例四

本发明实施例四提供一种锆基非晶合金, 其组成以及原子百分比符合 以下通式:

(Zr,Hf) a Cu b Ti c Al d Re e ,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 lj为: 48<a<54, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05<e<2 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。

其中本实施例中 Re优选为 Er和 Y或者为 Er、 La、 Tm以及 Ce中的一 种或多种; (Zr, Hf) 中 Hf的百分比含量为 0〜8例如, 该通式表述的锆基 非晶合金具体包括: Zr49Cu38A110Ti2Erl、 Zr48.7HflTi2Cu37.8A110(Y,Er)0.5, Zr49.7Ti2Cu38.1 AllOErO.1 Y0.1 、 Zr50HflTi2Cu351A19Ce3 、 Zr48.7Hf0.6Cu38.45Ti2A110Er0.25, Zr49Hf 1 Cu37 Al 10Ti2Tml等。

实施例五 本发明实施例五提供一种锆基非晶合金, 其组成以及原子百分比符合 以下通式:

(Zr,Nb) a Cu bTi c Al d Re e ,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 lj为: 58<a<65 , 22<b<35 , 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05<e<2 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。

其中本实施例中 Re优选为 Er或 Tm、 Yb中的一种或多种; (Zr,Nb)中 Nb 的百分比含量为 0〜2, 例如, 该通式表述的锆基非晶合金具体包括: Zr59NblCu25A112TilEr2 、 Zr60.5Ti2Cu25A112Er0.5 、

Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 、 Zr65Cu20A112.9Ti0.lEr2 、 Zr59 NblCu25A112Ti2Tml、 Zr59 NblCu25A112TilYb2等。

实施例六

本发明实施例六提供一种锆基非晶合金, 其组成以及原子百分比符合 以下通式:

(Zr,Nb) a Cu bTi c Al d Re e ,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 lj为: 48<a<54, 36<b<42, 0.1<c<4, 7<d<13 , 0.05<e<2 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。

其中本实施例中 Re优选为 Er和 Y或者 Er、Ce中的一种或多种; (Zr,Nb) 中 Nb的百分比含量为 0〜2。

实施例七

本发明实施例七提供一种锆基非晶合金, 本实施例中的锆基非晶合金 的组成成分中的铜元素的一部分由 Ni替代, 也就是所述锆基非晶合金的组 成成分为:

Zr a (Cu,Ni) b Ti c Al d Re e

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 别为: 46<a<50, 36<b<42, 0.1<c<5 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

或者,

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 别为: 54<a<63 , 22<b<35 , 0.1<c<5 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

Re为稀土中一种或多种元素,也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。该 Re元素组可以通过添加混合稀土金 属 (Misch Metal) 获得。

根据该通式利用上述锆基非晶合金的制作方法 进行配料、 熔炼和浇铸 冷却形成该通式表述的锆基非晶合金。

其中本实施例中 Re优选为中的 Er、 Sc 、 Tm、 Dy、 Nd、 Yb中的一种 或多种; ((Cu, Ni) 中 Ni的百分比含量为 0〜15, 例如, 该通式表述的锆 基 非 晶 合 金 具 体 包 括 : Zr57.9Cu25Ni5A110Ti0.lSc2 、 Zr62.85Cu22A115Ti0.1Er0.05 、 Zr49Ti2Cu36Ni2A110Erl 、

Zr49.5Ti2Cu36Ni2A110Tm0.5 、 Zr60Ti2Cu24NilA112Erl 、

Zr49Ti2Cu36Ni2A110Dyl 、 Zr60.5Ti2Cu24NilA112Nd0.5 、

Zr50TilCu36Ni2.5A110Yb0.5等。

实施例八

如图 2所示, 本发明实施例九提供一种电子设备, 该电子设备包括壳 体 100以及容置于壳体内的电子元件 200。该壳体 100由上述锆基非晶合金 制成。 例如, 制成所述壳体 100的锆基非晶合金含 Zr、 Ti、 Cu、 A1以及稀 土中的一种或多种元素, 其中 Zr还可以部分由 Hf取代, Cu可以部分或全 部由 Ni取代, 各元素在最终非晶合金原子百分比符合下述通 式:

(Zr,Hf,Nb) a Cu b Ti c Al d Re e

其中 a、 b、 c、 d、 e为各元素在非晶合金中对应的原子百分比含 , 分 另 IJ为: 40<a<65 , 20<b<50, 0.1<c<10, 5<d<15 , 0.05<e<5 , a+b+c+d+e<100, Re为稀土中一种或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种的组合或者 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 Eu、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 Lu元素中的一种或多种和 Y的组合。在一些实施例中,所述 Re进一歩优选 为 La、 Nd、 Dy、 Er、 Tm、 Yb元素中的一种或多种的组合。 该 Re元素组可以通 过添加混合稀土金属 (Misch Metal) 获得。

所述壳体 100可以由实施例一至八中的任一种锆基非晶合 金制成。 如上所述, 该锆基非晶合金制成的壳体 100具有良好的力学性能, 例 如具有高硬度高强度的同时具有良好的韧性, 同时具有本发明提供的锆基 非晶合金制造难度以及成本相对较低的优点。

需要说明的是, 本发明实施例的成分描述中并没有涉及到氧、 氮等非 金属成分, 但是本领域技术人员都知道合金中含有一定的 氧、 氮等非金属 元素是难于避免的。 例如, 在本发明实施例中锆基非晶合金的熔炼过程中 发生氧化从而引入一定的氧成分是当前工艺中 难于避免的, 因此, 金属成 分一样并包含一定的非金属成分的非晶合金应 当在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是, 以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方 案而 非对其进行限制, 尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详 细的说明, 本领域的普通技术人员应当理解: 其依然可以对本发明实施例的技术方案 进行修改或者等同替换, 而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技 术 方案脱离本发明实施例技术方案的精神和范围 。