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Patent Searching and Data


Title:
ZIRCONIUM-BASED AMORPHOUS ALLOY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/079188
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a zirconium-based amorphous alloy. The composition of the zirconium-based amorphous alloy is (Zr, Hf, Nb)aCubNicAldRee, wherein a, b, c, d and e are the corresponding contents in atomic percent of each element in the zirconium-based amorphous alloy, respectively being 45≤a≤65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 5≤d≤15, 0.05≤e≤5, a+b+c+d+e≤100, Re is one of or a combination of more than one of the elements La, Ce, Po, Ho, Er, Nd, Gd, Dy, Sc, Eu, Tm, Tb, Pr, Sm, Yb and Lu, or Re is a combination of one or more than one of the elements La, Ce, Po, Ho, Er, Nd, Gd, Dy, Sc, Eu, Tm, Tb, Pr, Sm, Yb and Lu with Y.

Inventors:
ZHU AILAN (CN)
ZHANG TAO (CN)
HE QIANG (CN)
FU LIANG (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/073865
Publication Date:
May 30, 2014
Filing Date:
April 08, 2013
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI TECH CO LTD (CN)
International Classes:
C22C1/02; C22C45/10
Foreign References:
CN102041462A2011-05-04
CN102041461A2011-05-04
CN1351192A2002-05-29
CN102965599A2013-03-13
Other References:
ZHAO, XIANGJIN ET AL.: "Fabrication of (Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)98Er2Porous Glassy Alloys by Rapid Casting Method", RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING, vol. 37, no. 4, October 2008 (2008-10-01), pages 790 - 793, XP008171069
See also references of EP 2759616A4
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Claims:
权 利 要 求 书

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)aCubNicAldRee

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: 45≤a≤65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 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:

ZraCubNicAldRee,

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<65, 15<b<32, 2<c<15 , 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 Zr57Ni3Cu29A19Gd2 、 Zr63Nil0Cul7.5A17.5Er2 、 Zr60.5Ni2Cu25 Al 12ErO .5 , Zr60Ni5Cu22A112DyK Zr54Ni5Cu30A110Erl 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 bNicAldRee,

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: 45<a<55, 25<b<38, 2<c<15 , 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 Zr54Cu30A110Ni5Erl 、 Zr46.9Ni8Cu36A18Er0.lYl 、

Zr54.5Cu30A110Ni5Tm0.5、 Zr50Cu35A110Ni4Ybl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 bNicAldRee,

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, 15<b<32, 2<c<15 , 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 Zr59.5 Hf2Nil0Cul9A18Er0.5Tm0.5Y0.5、

Zr60.5Hf2Cul 9Ni 10 A18ErO .5 、 Zr60.5Ni2Cu25A112Tm0.5、

Zr63Hfl.5Cul8Nil0A17Yb0.5、 Zr60.5Hf2Cul 9Ni 10 A18NdO .5 , 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 bNicAldRee,

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<55, 25<b<38, 2<c<15 , 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 Zr51Cu23A110Nil5Erl、 Zr53.5Hfl Cu30Ni5 Al 10( Y,Er)0.5 ,

Zr52.8Hf2Cu30Ni5A110La0.2 、 Zr53HflNi5Cu30A110Cel

Zr47HfO .5 Cu36Ni8 A18ErO .5 Zr51 Hfl Cu30 Al 10Ni7 Tm 1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 bNicAldRee

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<65, 15<b<38, 2<c<15 , 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 Zr62N Cul7A18NilOEr2、 Zr64NbO .5Cu30Ni5 Al 1 OErO .5、 Zr60Cul8NilOA18Nb2Er2, Zr53N Cu30A110Ni5Tml、 Zr59Nb2Cul9A18Nil0Yb2 中的一种。

21、 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)aCubNicAldRee

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: 45≤a≤65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 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。

22、根据权利要求 21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。

23、 根据权利要求 21所述的制作方法, 其特征在于所述熔炼过程中抽真空 至 8x lO-lPa, 充入氩气保护气体为 0.05MPa。

24、 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)aCubNicAldRee

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 IJ为: 45<a<65 , 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 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。

25、根据权利要求 24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。

26、 根据权利要求 24或 25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)aCu bNicAldRee,

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<65 , 15<b<32, 2<c<15 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。

27、 根据权利要求 24或 25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 bNicAldRee,

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:

45<a<55 , 25<b<38, 2<c<15 , 7<d<13 , 0.05≤e≤2。 28、 根据权利要求 24或 25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)aCubNicAldRee,

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, 15<b<32, 2<c<15, 7<d<13, 0.05≤e≤2。

29、 根据权利要求 24或 25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)aCubNicAldRee,

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<55, 25<b<38, 2<c<15, 7<d<13, 0.05≤e≤2。

30、 根据权利要求 24或 25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 bNicAldRee, 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<65, 15<b<38, 2<c<15, 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(Jg) 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 lOmm,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 元素, 与 Cu元素形成一定的配比, 如当合金中添加 5at.°/ 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 Ni 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, 分另 IJ为: 45<a<65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 5≤d≤15, 0.05≤e≤5, a+b+c+d+e≤100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 E u 、 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、 E U 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L u 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 Ni 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, 分另 IJ为: 45<a<65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 5≤d≤15, 0.05≤e≤5, a+b+c+d+e≤100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 E u 、 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 Cu b Ni 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, 分另 IJ为: 45<a<65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 5≤d≤15, 0.05≤e≤5, a+b+c+d+e≤100, Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 E u 、 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、 E U 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L u 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、 Ni、 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、 Nb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 Ni 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,分另 'J为: 45<a<65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 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。 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:

Zr63Nil0Cul7.5A17.5Er2 、 Zr46.9Ni8Cu36A18Er0.lYl 、

Zr54.5Cu30A110Ni5Tm0.5 、 Zr63Hfl.5Cul8Nil0A17Yb0.5 、

Zr53.5Hf 1 Cu30Ni5 Al 10( Y,Er)0.5 、 Zr60.5Hf2Cul 9Ni 10 A18NdO .5 、 Zr50Cu35A110Ni4Ybl、 Zr47HfO .5Cu36Ni8 A18ErO .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 l xlO-2Pa) 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 l xlO-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 Ni e Al d Re e 的锆基非晶合金中的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: 45≤a≤65, 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 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 成的非晶棒或其它形态部件。 所述铸造包括浇铸、 吸铸或喷铸、 压铸。 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:

表 1

—9—

S98C.0/CT0ZN3/X3d 88Ϊ6.0/Μ0Ζ OAV 23 Zr53NblCu30A110Ni5Tml

24 Zr59Nb2Cul 9 A18M10 Yb2 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, Nb、 Ni、 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 1〜10K/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

Zr63Nil0Cul7.5A17.5Er2 (2 ) 以及 Zr54Cu30A110Ni5Erl (5 ), 横坐标表示 XRD衍射角 (2 Θ ), 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 Ni 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: 56<a<65 , 15<b<32, 2<c<15, 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、 E U 、 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 : Zr57Ni3Cu29A19Gd2 、 Zr63Nil0Cul7.5A17.5Er2、 Zr60.5Ni2Cu25 Al 12ErO .5 , Zr60Ni5Cu22A112DyK 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 bNi c AldRe 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: 45<a<55, 25<b<38, 2<c<15 , 7<d<13 , 0.05<e<2, 其中 Re为稀土中一禾中 或多种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 E u 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L u 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、 E u 、 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: Zr54Cu30A110Ni5Erl、 Zr46.9Ni8Cu36A18Er0.1Yl、 Zr54.5Cu30A110Ni5Tm0.5、 Zr50Cu35A110Ni4Ybl 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 Ni 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: 58<a<65, 15<b<32, 2<c<15, 7<d<13 , 0.05<e<2, Re为稀土中一禾中或多 种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 E u 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L U 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、 E u 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L u 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: Zr59.5 Hf2Nil0Cul9A18Er0.5Tm0.5Y0.5、 Zr60.5Hf2Cul 9Ni 10 A18ErO .5 、 Zr60.5Ni2Cu25 Al 12TmO .5 , Zr63Hfl.5Cul8Nil0A17Yb0.5、

Zr60.5Hf2Cul 9Ni 10 A18NdO .5 , 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 Ni 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: 48<a<55, 25<b<38, 2<c<15, 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、 E u 、 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、 E u 、 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: Zr51Cu23A110Nil5Erl、 Zr53.5Hfl Cu30Ni5 Al 10( Y,Er)0.5 , Zr52.8Hf2Cu30Ni5A110La0.2 、 Zr53HflNi5Cu30A110Cel

Zr47HfO .5Cu36Ni8 A18ErO .5 , Zr51HflCu30A110Ni7Tml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 bNi 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: 48<a<65, 15<b<38, 2<c<15, 7<d<13 , 0.05<e<2, Re为稀土中一禾中或多 种元素, 也就是 Re为 La、 Ce、 Po、 Ho、 Er、 Nd、 Gd、 Dy、 Sc、 E u 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L U 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、 E u 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L u 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:

Zr62Nb 1 Cul7A18Ni 10Er2、 Zr64NbO .5Cu30M5A11 OErO .5、

Zr60Cul8NilOA18Nb2Er2, Zr53NblCu30A110Ni5Tml、

Zr59Nb2Cul 9 A18M10 Yb2等。

实施例六

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、 Ni、 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、 Nb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 Ni 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,分另 'J为: 45<a<65 , 15≤b≤40, 0.1≤c≤15, 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、 E U 、 Tm、 Tb、 Pr、 Sm、 Yb、 L u 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、 E u 、 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。 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例 方法中的全部或部分流 程, 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完 成, 所述的程序可存储于 一计算机可读取存储介质中, 该程序在执行时, 可包括如上述各方法的实施 例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、 光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM) 或随机存储记忆体 (Random Access Memory, RAM) 等。 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。