技术领域
[0001] 本发明涉及合金领域，尤其涉及一种非晶合金及其制备方法、零部件、电子设备。
相关背景技术
[0002] 消费电子领域的非电类部件，主要包括金属、塑料等材质的产品，提供支撑、保护、屏蔽等作用。随着折叠屏智能手机的推广应用，块体非晶材料成为转轴器件的重要候选材料。随着日益严苛的要求，低密度大尺寸的新型块体非晶合金的应用迫在眉睫。
[0003] 块体非晶材料的形成能力是非晶材料的特有问题，决定其形成能力的物理因素包括原子结构、热力学及动力学判据。但是，目前并没有明确的非晶合金成分和性能设计方法，可以准确确定非晶合金体系的最佳形成成分区间。微量掺杂对非晶材料，特别是非晶合金的形成能力、力学、物理性能具备显著调控作用，但目前微量掺杂的调控作用的物理机制仍不清楚。
[0004] 因此，现有技术亟需一种能够实现轻量化的非晶合金，而如果能够开发出密度更低、比强度与现有非晶合金相比差距并不明显的新的非晶合金体系，则非晶合金的应用领域将会得到进一步的拓宽。
具体实施方式
[0038] 以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0039] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0040] 另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0041] 第一实施例
[0042] 第一实施例，本发明的实施例提供了一种非晶合金，所述非晶合金的组成以原子百分比计为：
[0043] Zr56‑xCo28±0.2Al16±0.2Yx，
[0044] 其中，x大于0且为12以下。
[0045] 优选地，x为2以上；更优选地x为5以上，作为示例，x可以为2、5、7、10或12。
[0046] 根据第一实施例，在所述非晶合金的第一种可能的实现方式中，所述第一实施例的非晶合金的临界尺寸为5mm以上。
[0047] 根据第一实施例或者第一实施例的第一种可能的实现方式，在所述第一实施例的非晶合金的第二种可能的实现方式中，所述非晶合金的拉伸强度为1100MPa以上。
[0048] 根据第一实施例或者第一实施例的第一种可能的实现方式，在所述第一实施例的3
非晶合金的第三种可能的实现方式中，所述非晶合金的密度为6.4g/cm 以下，更优选为
3
6.0g/cm以下。
[0049] 根据第一实施例或者第一实施例的第一种可能的实现方式，在所述第一实施例的非晶合金的第四种可能的实现方式中，所述非晶合金为块体非晶合金。
[0050] 第二实施例
[0051] 本发明的实施例提供了一种本发明的第一实施例或者第一实施例的多种可能的实现方式中的非晶合金的制备方法。
[0052] 根据第二实施例，在所述制备方法的第一种可能的实现方式中，按照本发明的第一实施例或者第一实施例的多种可能的实现方式中的非晶合金的组成准备Zr、Co、Al和Y的原料，将原料按熔点从高至低的顺序依次加入至熔炼设备内，进行熔炼；
[0053] 优选地，将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，并按非晶合金的组成称取；将表面氧化皮去除以及清洗处理后的Zr、Co、Al和Y的原料先按熔点高低顺序依次堆放熔炼设备内，所述熔炼设备为真空电弧炉、冷坩埚悬浮炉或真空感应炉。
[0054] 熔炼结束后，获得合金铸锭；
[0055] 对所述合金铸锭进行压铸急速冷却，制得本发明的第一实施例或者第一实施例的多种可能的实现方式中的非晶合金。优选地，使用真空压铸设备进行压铸。
[0056] 根据第二实施例或第二实施例的第一种可能的实现方式，在所述第二实施例的制备方法的第二种可能的实现方式中，所述急速冷却在水冷铜模中进行。
[0057] 第三实施例
[0058] 本发明的实施例提供了一种非晶合金，所述非晶合金通过本发明第二实施例或者第二实施例的第一种可能的实现方式中所述的制备方法制备得到。
[0059] 第四实施例
[0060] 本发明的实施例提供了一种零部件，其采用本发明第一实施例或者第一实施例的多种可能的实现方式中所述的非晶合金，或者本发明第三实施例的实现方式中所述的非晶合金制备得到。
[0061] 根据第四实施例，在所述零部件的第一种可能的实现方式中，所述零部件为PC转轴、或者PC导热转轴、或者折叠机转轴、或者折叠机导热转轴用零部件、或者平板用转轴用零部件、或者平板导热转轴用零部件。
[0062] 第五实施例
[0063] 本发明的实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包含本发明第一实施例或者第一实施例的多种可能的实现方式中所述的非晶合金，或者包含本发明第三实施例的实现方式中所述的非晶合金。
[0064] 实施例6
[0065] 所述块体非晶合金组成为：Zr54Co28Al16Y2，其制备方法为：
[0066] 将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，将Y元素置于样品堆叠中间层，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为5mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑I。
[0067] 实施例7
[0068] 所述块体非晶合金组成为：Zr51Co28Al16Y5，其制备方法为：
[0069] 将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，将Y元素置于样品堆叠中间层，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为5mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑II。
[0070] 实施例8
[0071] 所述块体非晶合金组成为：Zr49Co28Al16Y7，其制备方法为：
[0072] 将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，将Y元素置于样品堆叠中间层，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为10mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑III。
[0073] 实施例9
[0074] 所述块体非晶合金组成为：Zr46Co28Al16Y10，其制备方法为：
[0075] 将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，将Y元素置于样品堆叠中间层，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为10mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑IV。
[0076] 实施例10
[0077] 所述块体非晶合金组成为：Zr44Co28Al16Y12，其制备方法为：
[0078] 将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，将Y元素置于样品堆叠中间层，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为6mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑V。
[0079] 采用光谱分析仪对块体非晶合金棒‑V的各元素的含量进行测定，结果如表1所示：
[0080] 表1
[0081] 成分 原子百分比(at％) 理论质量百分比(wt％) 实测质量百分比(wt％)Zr 44 56.04 55.71Co 28 23.04 21.58
Al 16 6.03 5.74
Y 3 14.90 15.13
其他 ‑ ‑ 1.84
[0082] 对比例1
[0083] 所述块体非晶合金组成为：Zr56Co28Al16，其制备方法为：
[0084] 将Zr、Co、Al的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为5mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑VI。
[0085] 对比例2
[0086] 所述块体非晶合金组成为：Zr42Co28Al16Y14，其制备方法为：
[0087] 将Zr、Co、Al和Y的原料表面氧化皮去除，并使用工业乙醇清洗，按比例称取各组分，依次将Al、Co、Zr的原料放入真空电弧熔炼炉内，将Y元素置于样品堆叠中间层，抽真空至0.1Pa之下，随后通入0.5Pa氩气并引弧进行熔炼；待合金融化并凝固后，翻面继续引弧熔炼，并重复三次，直至合金均匀化；取出合金铸锭，在压铸机中融化后压入直径为3mm的水冷铜模中，得到块体非晶合金棒‑VII。
[0088] 对比例3
[0089] 采用市售的106牌号的非晶合金，加工成块体非晶合金棒‑VIII
[0090] 拉伸性能测试
[0091] 将块体非晶合金棒‑I～块体非晶合金棒‑VII经加工成拉伸试样块后，采用三思纵横UTM5105万能电子试验机进行拉伸测试，结果如表1所示。
[0092] 密度测试
[0093] 样品的体积密度根据阿基米德定律，采用静水力学法测定，采用蒸馏水为介质。液体静力称量法是将试样浸没于已知密度的液体中，试样用质量很小的细金属丝悬挂于天平称物端，要保证试样完全浸没又不与盛放液体的容器壁、底相接触，盛放液体的容器由支架支撑，不与天平称盘接触。
[0094] 采用下式对密度进行测试：
[0095]
[0096] ρ：样品在室温时的密度；
[0097] m：样品在室温时的质量；
[0098] m1：样品在蒸馏水中的质量；
[0099] ρ0：室温下蒸馏水的密度。
[0100] XRD测试
[0101] 采用布鲁克D8 Advance，X射线衍射仪进行测试。扫描范围20°至90°，扫描速度2°/min。实验靶材为Cu靶，工作功率、电压电流分别为11.2kW、45kV、250mA，X射线波长1.54埃，结果如图1所示，图1中a‑e和f曲线分别为实施例6‑10和对比例1中制得的块体非晶合金棒的XRD曲线，能够看出其呈现出非晶态。
[0102] 表1
[0103]
[0104]
[0105] 其中，图1中曲线分别为实施例6‑10和对比例1中制得合金的XRD曲线。
[0106] 由图1及表1中的数据可知，在本发明成分区间内，适量Y元素的增加，有利于块体非晶合金的临界尺寸提升至10mm，但Y元素过量后，块体非晶合金的临界尺寸反而降低至3mm。Y元素含量越高，该非晶合金的抗拉强度由1751MPa减少至1195MPa。Al元素和Y元素的含量相对较高，由于轻量元素作用使合金整体密度减轻。随着Y元素含量的增加，块体非晶
3 3
合金密度由6.343g/cm减轻至6.0g/cm以下，远低于现在量产的非晶牌号。
[0107] 而对比例1中的合金，由于不含Y元素，合金的密度较高，且成形能力一般。对比例2中的合金，由于过量Y元素的负面作用，使该成分的合金非晶成形能力不足，力学性能受限。
[0108] 综上所述，本发明的块体非晶合金，采用适量Y元素改性无Be块体非晶合金中，其中Al元素的含量相对较高，再加上适量的Y元素，由于轻质元素作用使合金整体密度减轻。本发明中非晶成分采用相对固定含量比例的Zr56Co28Al16体系形成稳定团簇，有利于块体非晶的制备，加入适量Y元素后，该类型原子易于占据团簇间隙而不至于破坏系统整体的平衡。当Y元素添加过量后，非晶成分的非晶成形能力减弱。适量元素Y的另一方面影响为，该系列合金的力学性能随着Y含量增加而降低，但Zr44Co28Al16Y12的拉伸强度亦不低于
1100MPa。该系列合金不含金属元素Be，因而具备良好的生物相容性，且满足更为安全环保的生产及使用需求。
[0109] 尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其它变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
[0110] 以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
