本發明屬于材料制備工藝技術領域，涉及鈦基非晶復合材料的微觀組織及力學性能的一種工藝調控方法。
背景技術：
相對于晶態合金而言，非晶合金具有長程無序，中短程缺位有序的結構，因此，具有一系列優異的性能，如高強度、高硬度、良好的耐磨性和抗腐蝕性等，這些優異的性能使得非晶復合材料具有成為新型材料的潛質，引起眾多研究者們的關注。然而，室溫加載時，由于非常局域化的剪切帶快速擴展導致剪切層絕熱升溫而軟化，進而發生脆性斷裂，幾乎所有的非晶合金都表現為脆性斷裂。為了解決這一瓶頸問題，已有研究者們開發出了非晶基復合材料，其第二相枝晶可有效的阻礙剪切帶的快速擴展，提高非晶合金的塑性。這種方法成形簡單，操作方便，受到各研究者的喜愛。
ti48zr18v12cu5be17塊體非晶合金是通過銅模吸鑄獲得的具有第二相枝晶的塊體非晶復合材料，但是由于成形過程中冷卻速度不同，枝晶較小且分布不均勻。因此，相比于非晶合金，塑性雖有一定的提高，但提高的幅度太小，并不能滿足工業需求。半固態等溫處理是進一步提高塑的有效工藝措施。
20世紀90年代，半固態等溫處理作為一種新的處理方式被引入到材料工程領域。多年來，國內外對半固態等溫處理制備非枝晶組織進行了大量的研究，并在工藝參數對非枝晶組織形成的影響及非枝晶組織的形成機理等方面取得了一些成果。它略去了半固態非枝晶錠料的制備步驟，在半固態成形前的二次加熱過程中實現半固態非枝晶化，其工藝過程簡單、成本低廉。半固態等溫處理工藝對非晶復合材料的增塑是一項全新的嘗試。
技術實現要素：
本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種ti基塊體非晶復合材料的半固態等溫處理方法。
本發明是通過以下技術方案實現的。
本發明所述的一種ti基塊體非晶復合材料的半固態等溫處理方法，包括以下步驟。
（1）ti基塊體非晶復合材料的制備。
（2）將制備好的塊體非晶復合材料先用物理方法去除表面的污物，再超聲波清洗干凈后用真空石英管封裝。
（3）將封裝好的塊體非晶試樣放入箱式電阻爐進行半固態等溫處理。
（4）將保溫了預定時間的石英管迅速取出并置于入6%的nacl水溶液中冷卻。
本發明步驟（1）中所述的ti基塊體非晶復合材料的制備，按以下步驟。
1）對原材料進行打磨，去除表面的氧化層，并進行超聲波清洗。
2）配料：將ti，zr，v，cu，be各元素的原子百分比轉換成質量百分比，按照熔煉所要獲得的總質量計算各組成元素的質量，進行稱量，用于后續的熔煉。
3）將處理好的材料放入電弧熔煉爐中進行真空熔煉吸鑄，熔煉爐中的真空度為1.0×10-3pa，并充入氬氣，保持氣壓為0.05pa。
4）電弧熔煉需要多次重復熔煉，每次熔煉后翻轉180，熔煉時電流不超過450a，每次熔煉5min，多次熔煉后，添加磁攪拌再次重復熔煉，保證合金充分均勻。
本發明步驟（3）中所述的半固態等溫處理是：將石英管放在由耐火泥制作的模型中固定，并放入箱式電阻爐中。保溫溫度設定在固相線溫度以上，液相線溫度以下，固液相溫度根據非晶復合材料的dsc曲線確定。優選保溫溫度為760℃，800℃，860℃，900℃，保溫時間10min。
本發明所述的ti基塊體非晶復合材料為ti48zr18v12cu5be17。
本發明工藝簡單，操作方便，環保節能，塑性大幅度提高，是非晶復合材料增塑的一個全新方法。
具體實施方式
本發明將通過以下實施例作進一步說明。
實施例1。
通過質量配比計算出ti，zr，v，cu，be各元素的質量，分別為9.1504g、6.5395g、2.4345g、1.2655g、0.6101g。用砂紙進行打磨去除表面的氧化物，再用超聲波清洗。將處理好的原材料放入電弧熔煉爐中，并對熔煉爐進行抽真空，真空度為1.0×10-3pa，熔煉前，需將熔煉爐中通入氬氣，氣壓保持0.05pa，熔煉電流不超過450a，初次熔煉后，將合金錠翻轉180゜繼續熔煉，多次熔煉后加入磁攪拌保證合金中各材料的均勻性。將熔煉好的合金錠進行吸鑄，獲得直徑為3mm的ti48zr18v12cu5be17塊體非晶復合材料。將塊體非晶復合材料進行真空石英管封裝后進行半固態等溫處理。保溫前，對電阻爐進行預熱處理，保證溫度的均勻性，以額定功率加熱到200℃保溫2h，再加熱到500℃保溫2h，最后加熱到所需溫度保溫2h。處理溫度分別設置為760℃，800℃，860℃，900℃，保溫時間10min。將保溫后的石英管迅速取出并置于入6%的nacl水溶液中冷卻。
對半固態等溫處理后的塊體非晶復合材料進行微觀組織分析，具體表現為：由xrd檢測和om分析，得到半固態等溫處理后，第二相不發生改變，但第二相的大小和形狀發生了明顯變化。經這四種溫度處理后，發生了多個晶粒融成一個較大的晶體，晶粒數量隨著溫度的升高而減少；形狀慢慢向球晶轉變，在860℃達到最佳，再隨著半固態等溫處理溫度的提高，球狀晶體又慢慢相樹枝晶轉變。半固態等溫處理對塊體非晶復合材料的微觀組織有了明顯的優化，獲得更優的β-ti晶體相，從而提高ti48zr18v12cu5be17塊體非晶復合材料的塑性。
實施例2。
工藝條件同實施例1，獲得直徑為3mm的塊體非晶復合材料，在860℃下，對試樣進行保溫不同時間，分別為1min、3min、5min、10min、20min、40min。由光學顯微鏡分析得到：在860℃下，經過半固態等溫處理后，β-ti晶體相發生相互熔化生成大的晶粒，隨著時間的增長，第二相晶粒也隨著增大，形狀也逐漸由枝晶向球晶轉變，保溫10分鐘時達到最佳，隨后又向枝晶轉變，并沒有新的相生成。由此說明：ti48zr18v12cu5be17塊體非晶復合材料在860℃進行半固態等溫處理可以獲得球化度更高的β-ti晶體相，使得材料的塑形更好。
實施例3。
工藝條件同實施例1，獲得直徑為3mm的塊體非晶復合材料，在760℃下保溫3min、30min。保溫前，需要對電阻爐進行預熱處理，保證溫度的均勻性，以額定功率加熱到200℃保溫2h，再加熱到500℃保溫2h，最后加熱到760℃保溫2h。等溫處理后，將石英管放入6%的nacl水溶液中冷卻。對處理后的試樣在rg-2000萬能力學材料實驗機上（mts）進行室溫壓縮實驗，實驗結果表明：與鑄態試樣相比，在760℃半固態等溫處理3min后試樣的塑形增加了20%，斷裂強度下降了約10%。在760℃半固態等溫處理30min后的試樣雖然的斷裂強度變化不大，為2.13gpa，但是它的塑形卻只有1.02%，因此，在3min時具有更好的室溫壓縮塑性。