[發明專利]含Mg-Zn-Gd基準晶中間合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201010130628.5
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101787481A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 杜文博;王旭東;王朝輝;李淑波
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C30/06
• 分類號: C22C30/06;C22C18/00;C22C1/03;B22D21/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種高含量準晶中間合金及其制備方法，具體說是采用簡單設備制備出含Mg-Zn-Gd基熱穩定二十面體準晶的中間合金材料，屬于輕合金設計與制備領域。

背景技術

1984年，美國謝切曼(D.Shechtman)(Shechtman?D，Blech?I，GratiasD，et?al.Metallic?phase?with?long-range?orientational?order?and?notranslational?symmetry.Phys?Rev?Lett，1984，53，1951-1954.)等人在研究急冷Al-Mn合金時最早發現了具有5次旋轉對稱的合金相，其不同于以前所認識的晶體和非晶體結構，是一種新的物質形態稱之為準晶。準晶準確的定義是同時具有長程準周期性平移序和非晶體學旋轉對稱性的固態有序相，具有5次和高于6次的8次、10次和12次等特殊對稱性。從發現準晶以來，人們對準晶進行了深入、廣泛的研究，在準晶的結構和物理性能等各方面研究都取得了很大的進展。尤其是1987年Tsai等人首次發現了熱力學穩定的Al-Cu-Fe二十面體準晶相(I相)，該類準晶相即使加熱到熔點附近都是穩定的，且制備工藝允許使用常規鑄造技術來進行，同時準晶結構十分完整。這一發現突破了原先人們認為準晶必須在大于一定的臨界冷速時才可能形成的認識，后來在近似平衡凝固的較慢冷卻條件下也發現了準晶的形成，而且在較低的冷速下形成的準晶穩定性也更高，這是由于在凝固過程中形成的準晶具有較低的界面能，使準晶在高溫下不易長大和粗化，所以表現出很高的熱力學穩定性。隨后在Al-Cu-Li、Al-Pd-Mn、Zn-Mg-RE(RE＝Ga、Y、Tb、Dy、Ho、Er、Sc、Gd)等合金系中相繼發現了穩態準晶的存在，這對準晶結構和性能的研究意義重大，使準晶的研究進入了一個新的階段。

穩定準晶主要為二十面體結構。按照構成準晶的原子團簇結構不同，二十面體準晶可分為兩類結構體系。其中A類二十面體準晶的原子團簇是由Mackay二十面體組成，簡稱MI型。B類二十面體準晶的原子團簇是Samson-Pauling-Bergman菱形三十面體，簡稱Frank-kasper型，即FK型。同時，每個體系可以含有兩種晶體結構：簡單點陣(SI型)和面心點陣(FCI型)兩種結構。SI型指的是倒易空間呈簡單二十面體晶格分布，FCI型指的是倒易空間呈面心立方二十面體晶格分布(H?Saito，K?Fukamichi，T?Goto，A?P?Tsai，A?Inoue，T?Masumoto，Journal?of?Alloys?and?Compounds，1997，252，6-11.和S.Ebalard，F.Spaepen，The?icosahedral?reciprocallattice?of?quasi-periodic?crystal?structure?among?the?icosahedralcrystals，J.Mater.Res，1989，4(1)，39-43.)前人研究表明，在不同工藝條件下Mg-Zn-RE系準晶的結構也不同，如通過普通凝固工藝獲得的準晶為FCI型結構準晶，而采用急冷工藝獲得的準晶為SI型結構準晶(I.R.Fisher，M.J.Kramer，A.I.Goldman，Recent?advances?in?the?studyof?quasicrystals.Micron，2000，31(5)，469-473.和R.Sterzel，E.Dahlmann，A.Langsdorf，W.Assmus，Preparation?of?Zn-Mg-Rare?earthquasicrystals?and?related?crystalline?phases.Materials?Science?andEngineering，2000，294-296，124-126.)