Ti-Zr-Nb-Cu-Be系非晶复合材料组织的调控方法及调控装置

摘要

一种Ti-Zr-Nb-Cu-Be系非晶复合材料组织的调控方法及调控装置。所述非晶复合材料组织调控装置中，在所述石英罩开口端嵌入底座端面的卡槽内，在石英罩开口端的外圆周表面套装有真空密封罩。水冷铜管位于所述石英罩内。冷却水管的一端与出水口连接。真空密封罩、底座之间形成密封的舱体。在所述水冷铜管的平台段上分布有三段用于制备不同截面和尺寸的成型槽。应用本发明对Ti-Zr-Nb-Cu-Be系非晶复合材料组织的调控时，能够提供很高的冷速从而最终获得非晶复合材料。采用中频感应加热可以在满足加热的基础上，利用磁力搅拌的作用使非晶复合材料内部组织更加均匀，使其组织取得的显著的改变，并具有简单方便的特点。

主权项

一种Ti‑Zr‑Nb‑Cu‑Be系非晶复合材料组织的调控方法，其特征在于，具体步骤是：步骤1：原材料的准备：对纯度大于99.9％的块状Ti、Zr、Nb、Cu和Be原材料进行打磨；将经过打磨的Ti、Zr、Nb、Cu和Be块分别放入烧杯中加入酒精采用超声清洗5分钟，以去除所述Ti、Zr、Nb、Cu和Be块表面的杂质；吹干；按Ti48Zr20Nb12Cu5Be15中各元素的质量百分比配料；步骤2：母合金锭熔炼采用高真空非自耗电弧熔炼炉对Ti48Zr20Nb12Cu5Be15中各元素进行母合金锭的熔炼；熔炼前，先将电弧熔炼室系统抽真空至6.6×10^‑3Pa；向熔炼室内充入0.06MPa的氩气作为保护气氛；对吸氧钛锭熔炼2分钟，以有效去除炉腔内残存的氧气后进行母合金锭的熔炼；熔炼合金母锭时，将纯度大于99.9％的Ti、Zr、Nb、Cu、Be在氩气保护下，通过电弧熔炼炉分两步进行熔炼：第一步，熔炼TiZrNb合金锭：将Ti、Zr、Nb置于电弧炉内，采用常规的熔炼方法将Ti、Zr、Nb熔炼成TiZrNb熔液；将得到的TiZrNb熔液在电弧炉的水冷铜模中冷却并凝固成为TiZrNb合金锭；所述熔炼TiZrNb合金锭时，电流为450A，熔炼时间为5min；第二步，熔炼非晶复合材料合金母锭：采用常规方法将Cu和Be放置在得到的TiZrNb合金锭上；对该TiZrNb合金锭和放置在该TiZrNb合金锭上的Cu和Be进行熔炼，得到Ti₄₆Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be₁₇的非晶复合材料合金溶液；所述的非晶复合材料合金溶液在电弧炉的水冷铜模中冷却并凝固成为非晶复合材料合金母锭；在熔炼非晶复合材料合金锭时，电流为400A，熔炼时间为5min；在熔炼TiZrNb合金锭和非晶复合材料合金母锭的过程中，使用水冷铜盘下的感应线圈对熔体进行电磁搅拌，搅拌电流为5～10mA，母合金锭反复熔炼5～6次，确保成分均匀；步骤3：组织调控；将得到的母合金锭破碎为块状后置于非晶复合材料组织调控装置的水冷铜管的板状槽内；对装置进行抽真空至10^‑2Pa～10^‑1Pa；向所述非晶复合材料组织调控装置的舱体内充入高纯氩气，使舱体内气压达到1.1～1.3个大气压，以防止空气进入舱体内；停止向体内充高纯氩气；再次对装置进行抽真空至10^‑2Pa～10^‑1Pa，并再次向所述非晶复合材料组织调控装置的舱体内充入高纯氩气，使舱体内气压达到1.1～1.3个大气压；重复上述抽真空和充入氩气的过程3～5次，以重复清楚舱体内残留空气；通过感应电源将母合金锭熔体加热至非晶基体液相线以上100～400℃，即767℃～1067℃进行保温处理，保温时间10min～2h，得到经过组织调控的母合金锭熔体；所述母合金锭熔体加热温度的波动范围为±3℃；步骤4，凝固；关闭感应加热炉电源，使非晶复合材料合金熔体在水冷铜管的成型槽内冷却并凝固，获得所需尺寸的非晶复合材料。