本发明属于铁基块体金属玻璃，具体涉及一种新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃及其制备方法。
背景技术：
1、材料是社会生产发展的物质基础，新材料的发展标志着社会的进步。纵观人类的发展史，新型钢铁材料的研发推动着社会的巨大进步。在过去的几十年里，铁基块状金属玻璃(bmg)由于其良好的性能和低成本，如高强度和高硬度、良好的耐磨和耐腐蚀性以及优秀的软磁特性引起了广泛的关注。
2、近年来有报道称cr、mo、w、al、co、mn、nb、ta和y的添加能显著影响铁基bmg的腐蚀性能和磨损性能。在这些金属元素中，cr和mo是提高铁基bmg高钝化能力的最有效元素。许多研究人员报道了一系列基于fe-cr-mo-c-b体系的铁基bmg，它们具有高的非晶形成能力(gfa)和良好的耐腐蚀性。除了cr和mo，其他金属元素也可以用来提高bmg的耐腐蚀性。例如含有co的fe41co7cr15mo14c15b6y2合金，其保护膜的双层结构提高了这种bmg的耐腐蚀性。含ni的fe59cr12mo3.5ni5p10c4si2.5b4金属玻璃在室温下3.5wt.％的nacl溶液中显示出良好的耐腐蚀性。除了金属元素，一些类金属元素如p、c、b、si、s和n，也可以改善铁基bmg的腐蚀性能。例如，b可以促进cr的扩散而抑制fe的扩散，例如fe50-xcr16mo16c18bx(x＝4、6和8，at.％)bmgs阐述了b对耐腐蚀性能提高的作用。si可以提高bmg的钝化能力和耐腐蚀性，这可以归因于富含si-和cr-氧化物的致密和稳定的被动膜的形成。fe43cr16mo16c10b5p10bmgs表现出一个宽的钝化区，表明与不含p的金属玻璃相比，具有更高的耐腐蚀性。
3、然而，对fe54m5cr15mo6(si0.1b0.2p0.5c0.2)20(m＝fe、ni和co，at.％)块状金属玻璃的耐磨性和腐蚀行为研究较少，还需要深入研究和探索，为此，研发制备出一种不含稀土元素、具有大的非晶形成能力、良好耐腐蚀性和优异耐磨性的铁基块体金属玻璃及其制备方法为当下之所需,可以作为耐腐蚀涂层的良好候选材料，同时也对铁基块体金属玻璃的研究和推广应用具有重要指导意义。
技术实现思路
1、针对上述的不足，本发明目的在于，提供一种不含稀土元素、具有大的非晶形成能力、良好耐腐蚀性和优异耐磨性的铁基块体金属玻璃及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：
3、一种新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，为非晶态结构，不含有任何晶态结构，有着大的非晶形成能力(完全形成铁基非晶的临界直径≥4毫米)，高的hv0.2≥1027.4，在3.5wt％的nacl溶液中的自腐蚀电流密度为10-8～10-7a/cm2，以及非常低的磨损率，约为2.1×10-6mm3·n-1·m-1。其组成满足关系式：feambcrcmodsiebfpgch(式中m＝fe,ni和co中的至少一种)，下标a、b、c、d、e、f、g和h分别表示各对应合金元素的原子百分比，其中54≤a≤59；0≤b≤5；13≤c≤17；4≤d≤8；1≤e≤3；3≤f≤5；8≤g≤12；3≤h≤5；a+b+c+d+e+f+g+h＝100。
4、作为本发明的一种优选方案，所述的fe、m、cr、mo、si、b、p和c元素的纯度不低于99wt.％。
5、一种新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃的制备方法，其包括以下步骤：
6、(1)配制合金原料：按照上述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃的组成满足关系式进行配料，获得合金原料；
7、(2)熔融：对配制好的合金原料放入容器，如石英管，石英管在确保清洗干净；在石英管放入合金原料后，将石英管接到机械泵抽真空至50pa左右，然后注入惰性保护气体，如氩气；接着再抽真空至50pa，重复3遍，完成洗气；洗气完成后向石英管中充入压强略低于1atm的氩气，然后使用火枪等方式加热使合金原料熔融成合金球；具体的，打开火枪，把石英管底部对准火焰温度最高处加热合金原料至全部熔成金属球。熔炼在高纯氩气中进行熔炼，让合金混合均匀，由此得到合金球；
8、(3)冷却：熔融完成后,将石英管迅速插入冷水中，实现对合金球进行迅速冷却，然后从石英管中取出，获得熔炼好的母合金,用无水酒精超声清洗干净，放入石英管接到真空系统抽干；
9、(4)提纯：将所述母合金置于熔炼装置内进行抽真空，真空度优选为45～60pa，即约50pa左右，在1100～1300℃的高温下对母合金进行助溶剂提纯处理2～3小时，获得净化后的合金锭；其中助溶剂优选为b2o3；具体的，将b2o3助溶剂放入长度为40cm的石英管中。打开火枪加热石英管底部，使b2o3助溶剂熔化。然后将石英管连接到机械泵抽真空10分钟。待抽完真空，将石英管与机械泵断开，然后打开石英管，快速将所述步骤(3)获得的母合金放入石英管中，再迅速将石英管重新连接到机械泵抽真空。接着把装有母合金和b2o3助溶剂的石英管放入高温炉(高温炉的温度设定在1200℃左右)进行fluxing提纯处理。整个fluxing持续3～4个小时,fluxing提纯结束后，断开机械泵，将石英管从高热炉中取出，放入冷水中冷却。然后取出合金样品，放入装有无水酒精的石英管中，在超声波中清洗5分钟左右。清洗完后，取出晾干，获得净化后的合金锭。
10、(5)快淬：对合金锭进行快速水淬，获得直径为1.0～6.0毫米的合金棒，制得新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃。具体的，(5.1)预备两条长度30cm左右的石英管，石英管的一端为封口端，另一端为封闭端。将第一石英管的封口端与第二石英管的封闭端一起放在火枪上烧熔并对接牢固，使第一石英管的封口端粘接在第二石英管的封闭端；对第二石英管的尾部进行烧熔，然后通过第一石英管拉动第二石英管的烧熔位置变细变长形成直径为1.0～6.0毫米的细针部，对细针部的末端位置进行烧断，将细针部的末端封闭，获得特制石英管；(5.2)将合金锭放入特制石英管，接到机械泵开始抽真空，待抽完真空，然后往特制石英管冲入略低于1atm的氩气，打开火枪，用火枪加热将合金锭烧熔；(5.3)待合金锭熔化后，打开机械泵对特制石英管进行抽真空15秒左右，然后将特制石英管放入高温炉里保温30～120秒，保温温度设定为1100～1300℃；(5.4)往特制石英管冲入氩气将熔融合金锭吹入细针部中；(5.5)将特制石英管放入高温炉保温10～60秒，保温温度设定为1100～1300℃；(5.6)取出特制石英管快速插入水中淬火，砸碎特制石英管，在细针部获得新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃。
11、本发明的有益效果为：本发明制得的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃不含稀土元素、具有大的非晶形成能力、良好耐腐蚀性和优异耐磨性，具体有以下优点：
12、(1)新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃中的铁含量的原子百分比低于60％，铁含量较低，仅含有13～17％的cr元素，其余成分为常见非金属元素，并且不含贵金属元素和稀土元素，原料成本较低，降低了原材料成本，便于推广应用；
13、(2)新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃有着大的非晶形成能力(形成完全非晶合金的最大直径≥4毫米)，高的hv0.2≥1027.4，在3.5wt％的nacl溶液中的自腐蚀电流密度为10-8～10-7a/cm2，磨损率为2.1×10-6mm3·n-1·m-1。具有良好耐蚀性和耐磨损性，可应用于耐磨耐蚀涂层领域；
14、(3)新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃的制备工艺简单，易于实现，能高效制备出不含稀土元素、具有大的非晶形成能力、良好耐腐蚀性和优异耐磨性的铁基块体金属玻璃，且制得的铁基块体金属玻璃直径较大，为1.0-6.0毫米、长度为数厘米的较大块体，应用前景广阔，具有良好的经济效益。
15、下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
1.一种新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，其组成满足关系式：feambcrcmodsiebfpgch，式中m＝fe、ni和co中的至少一种，下标a、b、c、d、e、f、g和h分别表示各对应合金元素的原子百分比，其中54≤a≤59；0≤b≤5；13≤c≤17；4≤d≤8；1≤e≤3；3≤f≤5；8≤g≤12；3≤h≤5；a+b+c+d+e+f+g+h＝100。
2.根据权利要求1所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，所述的fe、m、cr、mo、si、b、p和c元素的纯度不低于99wt.％。
3.根据权利要求2所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，其为非晶态结构，不含有任何晶态结构。
4.根据权利要求2所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，其完全形成铁基非晶的临界直径≥4毫米。
5.一种新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
6.根据权利要求8所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，所述步骤(4)中的助溶剂为b2o3。
7.根据权利要求8所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，所述步骤(2)在注入惰性保护气体之前先对容器进行抽真空。
8.根据权利要求8所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，所述容器为石英管。
9.根据权利要求8所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，所述步骤(4)抽真空的真空度为45～60pa。
10.根据权利要求8所述的新型耐磨耐蚀铁基块体金属玻璃，其特征在于，所述步骤(5)具体包括以下步骤：
