La基大塊非晶合金的製作方法
2023-09-24 04:24:55
專利名稱：La基大塊非晶合金的製作方法
技術領域：
本發明涉及非晶態合金領域，特別涉及La基大塊非晶合金。
背景技術：
非晶態合金是組成原子排列不呈周期性和對稱性的一類新型合金材料。由於其特殊的微觀結構，致使它們具有優越的力學、物理、化學及磁性能，如高強度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕。這些優越的性能使得非晶態合金在很多領域具有應用潛力。
同時，非晶態合金也有自身的弱點，限制了它的應用。非晶態合金應用中面臨的主要困難是1)製備大尺寸的非晶態合金。金屬和合金液在冷卻過程中傾向於轉變成原子規則排列的晶態材料，要想獲得原子長程無序排列的非晶態合金，冷卻速度要足夠快，使原子還來不及排列成晶態結構就被凍結住。在其他條件相同的情況下，隨著樣品尺寸大的增大，冷卻速度減慢，導致大尺寸的非晶態合金難以獲得。2)熱穩定性的提高。非晶態合金處於熱力學亞穩態，有向熱力學穩態-晶態轉變的趨勢，這一轉變溫度稱為晶化溫度。因此為了能夠在較大的溫度範圍內使用非晶態材料，就需要提高非晶態合金的熱穩定性，開發熱穩定性高的合金系。3)非晶態合金玻璃轉變溫度的降低。普通非晶態金屬在玻璃化轉變溫度與晶化溫度之間具有超塑性行為，但是很高的玻璃轉變溫度使得非晶態金屬這種優異的超塑性性能在工業應用領域得到很大限制，如何降低金屬玻璃的玻璃化轉變溫度以開發其在過冷液相區的超塑性性能和可壓印性能成為目前非晶態合金領域研究的熱點。
發明內容
本發明的目的是開發具有高玻璃形成能力、熱穩定性高、玻璃化轉變溫度低的一種La基大塊非晶合金(尺寸達到毫米量級的非晶合金被稱為大塊非晶合金)。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案如下1.La基大塊非晶合金，該系大塊非晶合金包含體積分數50～100％的非晶相，該系合金的結構式為LaxAl14(Cu5/6Ag1/6)76-xNi5Co5，其中x為La元素的原子百分數，60≤x≤68。
2.La基大塊非晶合金的組成元素La，Al，Cu，Ag，Ni，Co的原料純度為96％～99.99％。
本發明具有的有益效果是該系大塊非晶合金具有如下優點1)尺寸大，完全非晶態合金棒的直徑至少達20mm；2)具有小於150℃的玻璃轉變溫度；3)熱穩定性好，具有寬達43～73℃的過冷液相區。因此，該合金在微機械、微納米壓印材料等領域具有廣闊的應用前景。
圖1是按照實施例1-5製備的La基大塊非晶合金的XRD圖；圖2是按照實施例1-5製備的La基大塊非晶合金的DSC圖；圖3是按照實施例1製備的La基大塊非晶合金的應力-應變曲線。
具體實施例方式
步驟1在氬氣保護的真空熔煉爐內熔煉LaxAl14(Cu5/6Ag1/6)76-xNi5Co5，其中x為La元素的原子百分數，60≤x≤68。至少反覆熔煉四遍，以保證合金錠子成分的均勻。
步驟2採用吸鑄法將步驟1得到的合金錠子製備成大塊非晶合金樣品。
步驟3用x射線衍射法表徵所得樣品的結構，用差示掃描量熱法獲得熱力學參數，並根據材料發生晶化放出的熱量，即差熱分析曲線中放熱峰的面積與完全非晶態樣品放熱峰面積之比來衡量非晶態合金的體積百分數，如La68Al14(Cu5/6Ag1/6)8Ni5Co5的非晶放熱為21.3J/g，而其完全非晶態樣品放熱為28.6J/g，鼓其非晶的體積分數為75％。用力學性能實驗機，測試樣品的力學性能。
實施例1該實施例採用吸鑄法製備直徑為20mm、非晶體積含量為100％的La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5大塊非晶合金。
步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑20mm的水冷銅模中。製得大塊非晶合金。
步驟4用x射線衍射法表徵該大塊非晶的結構，圖1為該樣品的x射線衍射圖。
步驟5用差示掃描量熱法獲得該大塊樣品的熱力學參數。DSC曲線示於圖2。
步驟6採用力學性能試驗機測試所得材料的力學性能如圖3所示。
由圖1和圖2可知該實施例獲得了直徑20mm的大塊非晶合金。該實施例獲得的大塊非晶合金的性能如表1所示。
表1La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5大塊非晶合金的性能
實施例2該實施例採用吸鑄法製備直徑為20mm、非晶體積含量為100％的La64Al14(Cu5/6Ag1/6)12Ni5Co5大塊非晶合金。
步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La64Al14(Cu5/6Ag1/6)12Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑20mm的水冷銅模中。製得大塊非晶合金。
步驟4用x射線衍射法表徵該大塊非晶的結構，圖1為該樣品的x射線衍射圖。
步驟5用差示掃描量熱法獲得該大塊樣品的熱力學參數。DSC曲線示於圖2。
實施例3該實施例採用吸鑄法製備直徑為20mm、非晶體積含量為100％的La66Al14(Cu5/6Ag1/6)10Ni5Co5大塊非晶合金。
步驟1將純度為99.6％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La66Al14(Cu5/6Ag1/6)10Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑20mm的水冷銅模中。製得大塊非晶合金。
步驟4用x射線衍射法表徵該大塊非晶的結構，圖1為該樣品的x射線衍射圖。
步驟5用差示掃描量熱法獲得該大塊樣品的熱力學參數。DSC曲線示於圖2。
實施例4該實施例採用吸鑄法製備直徑為16mm、非晶體積含量為75％的La68Al14(Cu5/6Ag1/6)8Ni5Co5大塊非晶合金。
步驟1將純度為96％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La68Al14(Cu5/6Ag1/6)8Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑16mm的水冷銅模中。製得大塊非晶合金。
步驟4用x射線衍射法表徵該大塊非晶的結構，圖1為該樣品的x射線衍射圖。
步驟5用差示掃描量熱法獲得該大塊樣品的熱力學參數。DSC曲線示於圖2。
實施例5該實施例採用吸鑄法製備直徑為16mm、非晶體積含量為50％的La60Al14(Cu5/6Ag1/6)16Ni5Co5大塊非晶合金。
步驟1將純度為96％的La、純度為99.5％的Al、純度為99.95％的Cu、純度為99.8％的Ag、純度為99.8％的Ni、和純度為99.9％的Co按La60Al14(Cu5/6Ag1/6)16Ni5Co5配比在鋯吸附的氬氣氛中電弧熔煉，獲得混合均勻的合金錠子。
步驟2把步驟1獲得的錠子在氬氣保護的熔煉爐內的水冷銅模上熔煉。
步驟3利用壓力差將步驟2得到合金液注入內徑16mm的水冷銅模中。製得大塊非晶合金。
步驟4用x射線衍射法表徵該大塊非晶的結構，圖1為該樣品的x射線衍射圖。
步驟5用差示掃描量熱法獲得該大塊樣品的熱力學參數。DSC曲線示於圖2。
權利要求
1.La基大塊非晶合金，其特徵在於該系大塊非晶合金包含體積分數50～100％的非晶相，該系合金的結構式為LaxAl14(Cu5/6Ag1/6)76-xNi5Co5，其中x為La元素的原子百分數，60≤x≤68。
2.根據權利要求1所述的La基大塊非晶合金，其特徵在於所述的非晶合金的組成元素La，Al，Ni，Cu，Ag，Co的原料純度為96％～99.95％。
全文摘要
本發明公開了La基大塊非晶合金。該系大塊非晶合金包含體積分數50～100％的非晶相，該系合金的結構式為La
文檔編號C22C45/00GK1851031SQ20061005166
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者蔣建中, 姜清奎, 張國慶 申請人:浙江大學