[發明專利]一種鋁基Al－Zn－Mg－Ce系大塊非晶合金及其制備方法

無效

• 申請號: 200810064804.2
• 申請日: 2008-06-25
• 公開（公告）號: CN101302604A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 張密林;張金;高鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C45/08
• 分類號: C22C45/08;C22C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及的是一種合金，特別是涉及一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金。

(二)背景技術

非晶態合金是指固態時其原子的三維空間呈拓撲無序排列，并在一定溫度范圍內保持這種狀態相對穩定的合金。由于其特殊的微觀結構，致使非晶合金具有優異的物理性能、化學性能、力學性能和軟磁性能，如高強度、高硬度、耐磨損和耐腐蝕，這些優異性能預示了非晶合金具有廣泛的應用前景。

在眾多非晶合金體系中，非晶態鋁合金具有傳統鋁合金2～3倍的比強度，同時具有良好的超塑性、高溫性能和耐腐蝕性能，是一種極具發展潛力的新型金屬結構材料，因而引起了人們的廣泛關注，已經成為當前材料工作者的主要研究目標。目前，制備非晶態鋁合金主要采用熔體急冷法和機械合金化法，由于鋁基合金的非晶形成能力有限(屬于玻璃形成能力較弱的合金，臨界冷卻速率約為10^5～6K/s)，形成非晶的合金成分要求嚴格，合金化時間長，成品率較低等因素的影響，限制了其在工程中的廣泛應用。申請號為03111967.0中國專利，公開了一種鋁基非晶合金及其制備方法，該非晶合金由純鋁、純鎂、純鈰組成，采用銅輥急冷方法制備出了非晶薄帶，但沒能形成大尺寸的塊體材料。另外，該非晶合金中的鎂元素在熔煉過程中極易氧化，從而增加了該鋁基非晶合金制備的難度。因此如何合理設計合金成分、提高鋁基合金的非晶形成能力、克服現有制備技術的不足，采用簡單的制備方法來獲得大尺寸塊體非晶態鋁合金正成為目前亟待解決的問題。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種具有優良力學性能的鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金；本發明的目的還在于提供一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金的制備方法。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

該系非晶合金的結構式為Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁，其中x為Zn元素的原子百分數，5≤x≤10。

本發明提供一種上述鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金的制備方法，具體步驟如下：

第一步：備料

按名義成分Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁，其中5≤x≤10的不同配比稱取原料；

第二步：合金的熔煉

在坩堝式電阻爐內熔煉Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁合金，至少反復攪拌3～4次，以保證合金熔化均勻；

第三步：合金的制備

將第二步得到的熔融態Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁合金，采用簡單的銅模鑄造法制備成大塊非晶合金。

第四步，合金的結構和性能測試

①采用X射線衍射法表征所得樣品的組織結構；

②利用HXS-1000Z型硬度計測量樣品的硬度值表征其力學性能。

本發明具有的優益之處在于：

1、加入的Ce稀土元素與Al元素的原子尺寸相差較大，提高了合金的隨機堆垛結構的密度，增大了合金的粘度，抑制了凝固時組元之間原子的運動，因而能夠提高合金的非晶形成能力；

2、由于加入稀土合金元素，該合金具有阻燃能力，避免了非晶合金制備工藝條件的苛刻要求，如高真空、氬氣保護等。可以直接在空氣中熔煉合金，采用簡單的銅模鑄造法就能制備出具有優良力學性能的大塊非晶合金。

(四)附圖說明

圖1為本發明提出的Al-Zn-Mg-Ce體系大塊非晶合金的XRD圖；

圖2為本發明提出的Al-Zn-Mg-Ce體系大塊非晶合金的硬度值柱狀圖。

(五)具體實施方式

實施例1

該實施例采用簡單的銅模鑄造法成功制備出直徑5mm的Al₇₂Zn₅Mg₂₂Ce₁大塊非晶合金。

步驟1：將純度為99.5％的工業鋁錠、純度為99.99％的高純鋅塊和富鈰鎂稀土合金(鈰的質量百分比為20.56％)，按成分配比Al₇₂Zn₅Mg₂₂Ce₁稱取原料；