【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非晶合金材料开发与制备，具体涉及一种os基高温非晶合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、非晶合金由于具有独特的热塑性成形、各向同性、组织结构均一性、热膨胀系数小、原子级表面光洁度等特性，是用于精密玻璃成型模具的理想材料，在玻璃模压领域有着重要应用前景。玻璃模压模具的使用温度往往超过973k(700℃)，然而，受玻璃化转变温度、热稳定性、玻璃形成能力的限制，传统非晶合金的使役温度普遍在600k以下，难以用于制造玻璃模压模具。
2、玻璃化转变温度超过973k的非晶合金称为高温非晶合金，其具有晶体材料无可比拟的力学性能优势。例如，在室温条件下具有高强度及高硬度，而且在玻璃化转变温度之前仍具有超高的高温强度，有望满足光学原件模压成型等精密制造领域的模具力学性能需求。目前，已研发出的高温块体非晶合金(玻璃形成能力≥1mm，玻璃化转变温度≥973k)有irnita、mocob等三元体系。但是，性能更加优异的高温块体非晶合金体系仍待开发。
3、以高模量元素为主的成分设计导向是高强度非晶合金开发的一种重要手段，作为模量最高的纯金属元素os，现有技术中尚未开发出以其为基体的非晶合金体系。另外，三元合金组分具有广阔的成分区间，如何快速筛选得到具有玻璃形成能力的合金组分，从而开发os基高温非晶合金新材料，进而解决光学玻璃模压模具材料的迫切需求，为我国先进制造业提供关键材料和技术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提一种os基
2、在一优选的实施方式中，所述os基高温非晶合金材料的玻璃化转变温度为1040k-1283k。
3、在一优选的实施方式中，所述os基高温非晶合金材料的维氏显微硬度值在16.74gpa以上。
4、本专利技术所提供的os基高温非晶合金材料可以同时兼顾高玻璃化转变温度和高力学性能，其玻璃化转变温度可以达到1283k，远优于现有技术中已有的非晶合金材料。同时，其在弹性模量、最维氏显微硬度、室温压缩断裂强度及1000k下压缩断裂强度等力学数据均远高于已有的非晶合金材料。
5、在一优选的实施方式中，所述os基高温非晶合金材料中，当m元素为hf元素时，各元素原子百分含量分别为a＝42～50、b＝34～42、c＝12～20，且a+b+c＝100。
6、在一优选的实施方式中，所述osabbhfc高温非晶合金材料的玻璃化转变温度为1231k，维氏显微硬度为18.06gpa。
7、在一优选的实施方式中，所述os46b38hf16高温非晶合金材料的杨氏模量为299gpa，室温下的压缩断裂强度为6.8gpa，1000k下的压缩屈服强度为3.9gpa。
8、在一优选的实施方式中，所述os基高温非晶合金成分包括os45b35zr20、os45b35v20、os50b35ta15和os45b35w20。
9、本专利技术的另一目的在于提供os基高温非晶合金材料的制备方法，具体包括：
10、步骤1：按照所述os基高温非晶合金的化学式osabbmc计算每种元素的质量比例，进行称重配料；元素m包括zr、hf、v、ta和w中的至少一种；a、b和c为相应元素的原子百分含量，a＝39～50、b＝34～44、c＝12～24、且各元素原子百分含量加和a+b+c＝100；
11、步骤2：采用感应熔炼的方法将各单质元素熔炼成母合金铸锭；
12、步骤3：将步骤2得到的母合金铸锭在保护气氛中加热熔化，通过熔体旋淬法制备得到os基高温非晶合金薄带；或将步骤2得到的母合金铸锭在保护气氛中加热熔化，通过铜模铸造制备得到os基高温非晶合金块体。
13、在一优选的实施方式中，步骤2具体包括以下步骤：
14、s1通过感应熔炼方式熔炼os50b50合金：将装有os金属原料和b单质原料的氮化硼坩埚放进真空感应熔炼炉中，抽真空至真空度≤3.0×10-2pa，充入0.05mpa高纯ar气；在ar气保护、1000～2000℃熔炼温度下，熔炼3～15min，反复熔炼2～5遍，冷却后取出；
15、s2将感应熔炼得到的os50b50合金锭放入真空电弧炉中，按合金成分设计比例，再加入os元素与m元素，抽真空至真空度≤8×10-3pa，充入0.05mpa高纯ar气；在ar气保护下，利用2000℃～3000℃的电弧熔炼3～15min，反复熔炼5遍，冷却后取出，制备得到母合金。
16、由于b单质原料的热膨胀各向异性，直接使用真空电弧熔炼会使b发生迸溅，造成熔炼的合金成分与名义成分不符，因此，在本专利技术中，先将b元素先与其他金属元素(os)熔炼一起。
17、在一优选的实施方式中，步骤3中所述熔体旋淬法具体包括：
18、将步骤2得到的母合金置于快速凝固感应炉，抽真空至真空度≤1×10-2pa，充入0.05mpa高纯ar气，加热温度为1800～2000℃。调节快速凝固铜轮转速至1000～3000r/min，喷射压0.01～0.02mpa，感应加热使其熔化10s～60s后，喷射在高速旋转的铜轮表面，制得os基非晶合金薄带。
19、在一优选的实施方式中，步骤2后、步骤3开始前，还包括快速筛选验证具有玻璃形成能力的合金组分，具体包括以下步骤：
20、将步骤2得到的母合金铸锭切割成厚度3mm的薄片，通过激光熔淬技术进行薄片表面处理，得到os基高温非晶合金重熔层；对重熔层进行物相分析，其结果为重熔层有宽化的漫衍射峰，即具有一定的玻璃形成能力；
21、优选的，所述激光熔淬技术进行薄片表面处理具体包括：
22、将经感应熔炼和电弧熔炼均匀的母合金锭切割，以获得厚度为3mm的两面平行的平面，将线切割痕迹打磨、抛光后，保证母合金样品表面无氧化层，为金属光泽。将打磨抛光后的样品置于激光加工作用台上，工作台处于高纯ar气体保护中。激光类型为脉冲激光，激光功率220w，加载电压60v，频率15hz，脉冲间隔1ms，路径间距0.2mm，激光移动速率180mm/min。
23、本专利技术中，将母合金铸锭切割成薄片样品，采用激光熔淬技术进行表面处理，得到os基高温非晶合金重熔层，可以快速验证形成非晶结构的母合金成分，确认结果为重熔层有宽化的漫衍射峰，即表明其具有一定的玻璃形成能力。本步骤通过母合金熔炼、激光熔淬表面加工、xrd物相测试即可快速筛选、验证具有玻璃形成能力的合金组分，有节省原料、组分开发速度快等优势，在开发效率与资源利用方面远优于传统非晶合金的开发方式。
24、与现有技术相比，本专利技术的技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述Os基高温非晶合金材料的化学式为OsaBbMc；其中，元素M包括Zr、Hf、V、Ta和W中的至少一种；a、b和c为相应元素的原子百分含量，a＝39～50、b＝34～44、c＝12～24、且各元素原子百分含量加和a+b+c＝100。
2.如权利要求1所述Os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述Os基高温非晶合金材料的玻璃化转变温度为1040K-1283K。
3.如权利要求1所述Os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述Os基高温非晶合金材料的维氏显微硬度值在16.74GPa以上。
4.如权利要求1所述Os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述Os基高温非晶合金材料中，当M元素为Hf元素时，各元素原子百分含量分别为a＝42～50、b＝34～42、c＝12～20，且a+b+c＝100。
5.如权利要求4所述Os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述OsaBbHfc高温非晶合金材料的玻璃化转变温度为1231K，维氏显微硬度为18.06GPa。
6.如权利要求4所述Os基高温非晶合金材料，
7.如权利要求1所述Os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述Os基高温非晶合金成分包括Os45B35Zr20、Os45B35V20、Os50B35Ta15和Os45B35W20。
8.如权利要求1-7任意一项所述Os基高温非晶合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述Os基高温非晶合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2后，还包括快速筛选验证具有玻璃形成能力的合金组分，具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述os基高温非晶合金材料的化学式为osabbmc；其中，元素m包括zr、hf、v、ta和w中的至少一种；a、b和c为相应元素的原子百分含量，a＝39～50、b＝34～44、c＝12～24、且各元素原子百分含量加和a+b+c＝100。
2.如权利要求1所述os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述os基高温非晶合金材料的玻璃化转变温度为1040k-1283k。
3.如权利要求1所述os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述os基高温非晶合金材料的维氏显微硬度值在16.74gpa以上。
4.如权利要求1所述os基高温非晶合金材料，其特征在于，所述os基高温非晶合金材料中，当m元素为hf元素时，各元素原子百分含量分别为a＝42～50、b＝34～42、c＝12～20，且a+b+c＝100。
5.如权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李然，赵恒博，毕甲紫，刘晓斌，张涛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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