[發(fā)明專利]一種鋅基大塊非晶合金及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201010168589.8 | 申請(qǐng)日： | 2010-05-04 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN102234746A | 公開(kāi)（公告）日： | 2011-11-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 焦維;趙德乾;郗學(xué)奎;汪衛(wèi)華;潘明祥 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院物理研究所 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | C22C45/00 | 分類(lèi)號(hào)： | C22C45/00 |
| 代理公司： | 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006 | 代理人： | 梁揮;徐金國(guó) |
| 地址： | 100190 *** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書(shū)： | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū)： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 大塊 合金 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種合金，具體地說(shuō)是涉及一種以鋅為主要成分，添加了適量合金元素，且包含至少50％的非晶相(體積百分比)的鋅基大塊非晶合金。
背景技術(shù)
非晶合金在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出高度無(wú)序的狀態(tài)，使非晶具有優(yōu)于晶體的一些特性，如高強(qiáng)度，良好的彈性(彈性極限約2％，而一般晶態(tài)金屬為0.2％左右)耐腐蝕，高磁導(dǎo)率，抗輻照，耐疲勞，耐磨損，以及在過(guò)冷液相區(qū)內(nèi)優(yōu)異的加工能力等。從1960年Duwez等人采用熔體快速冷卻的方法制備出非晶態(tài)的Au-Si合金開(kāi)始，非晶合金一直活躍在材料物理的前沿領(lǐng)域，尤其自20世紀(jì)80年代末日本東北大學(xué)金屬研究所用電弧爐制備出獲得直徑達(dá)到毫米甚至厘米尺寸的，將非晶合金的研究推向另一個(gè)高潮。非晶合金其臨界尺寸達(dá)到幾個(gè)厘米量級(jí)，冷卻速率僅為幾K/s，為大塊非晶的大規(guī)模制備及應(yīng)用提供可能。
非晶合金加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上，晶化溫度(Tx)以下，存在一個(gè)發(fā)生軟化但不晶化的溫度區(qū)，稱為過(guò)冷液相區(qū)(SLR)。一般用ΔT＝Tx-Tg大小表征過(guò)冷液相區(qū)。過(guò)冷液相區(qū)對(duì)于非晶金屬的加工成型有重要意義。過(guò)冷液相區(qū)越寬，超塑性加工能力越強(qiáng)。對(duì)于具有良好的形成能力的非晶合金，其過(guò)冷液相區(qū)越寬越好。影響非晶合金抵抗晶化的能力主要因素是合金的成分配比。
對(duì)加工性能的要求，隨著現(xiàn)在科技的發(fā)展，不僅僅體現(xiàn)在宏觀尺度上，在微觀尺度上也越來(lái)越重要。在很多微型機(jī)械，微機(jī)電系統(tǒng)，和其它許多精密儀器和儀表中都需要微型零件和相應(yīng)的微加工技術(shù)。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，很重要的就是要尋找到合適的具有微加工能力的材料。就金屬和塑料這兩種很常用的材料來(lái)說(shuō)，雖然在宏觀尺度的應(yīng)用上，塑料的可加工變形能力比金屬要好的多。但是在微觀尺度上，塑料的缺點(diǎn)也就暴露出來(lái)。由于它的強(qiáng)度和其他的機(jī)械性能比金屬低，它在微米和納米尺度上精確的成型能力反而沒(méi)有金屬好。要在微米和納米尺度上精確的成型和加工，需要材料具有好的可加工性，同時(shí)還要求具有足夠高的強(qiáng)度。非晶態(tài)合金具有比普通金屬更高的強(qiáng)度，同時(shí)在過(guò)冷液相區(qū)具有與塑料類(lèi)似的成型能力，確實(shí)是比較合適的備選材料。
近年來(lái)塊體非晶合金由于其在過(guò)冷液相區(qū)優(yōu)良的而備受關(guān)注，但目前已開(kāi)發(fā)的大塊非晶合金體系存在種種問(wèn)題而限制其廣泛研究與應(yīng)用，例如金/鉑/鈀基的金屬玻璃成本太高，稀土基過(guò)于活潑，鐵鈷鋯基玻璃轉(zhuǎn)變溫度較高，不利于加工的同時(shí)也消耗大量的能量。鋅，作為一種廉價(jià)的常規(guī)過(guò)渡族金屬，因?yàn)槠鋬?yōu)良的抗氧化性而被用作防腐涂層。若能成功開(kāi)發(fā)鋅基大塊非晶將有望打破微納米尺度成型的發(fā)展瓶頸。同時(shí)鋅是生物體必需元素之一，鋅基大塊非晶有可能應(yīng)用于生物材料領(lǐng)域。發(fā)展鋅基大塊非晶合金既具有廣闊的潛在應(yīng)用前景又有利于我國(guó)提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主創(chuàng)新能力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高玻璃形成能力、抑制結(jié)晶能力強(qiáng)、可以在很低的冷卻速率下制得更大尺寸的、以過(guò)渡族金屬鋅為主要元素的鋅基大塊非晶合金。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提供一種鋅基大塊非晶合金，是以鋅為主要成分，其組成可用公式表示為：ZnaMgbCacYbdXe，其中下標(biāo)代表原子比(摩爾比)，36≤a≤60、9≤b≤15、5≤c≤39、0≤d≤19、0≤e≤25，且a+b+c+d+e＝100，元素X為選自Sr、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Sc、Li、Ga、Sn、Ni、Cu、Ag、Al中的一種或幾種。
通過(guò)計(jì)算熱焓可知，本發(fā)明的鋅基大塊非晶合金包含至少50％體積百分比非晶相。
本發(fā)明的鋅基大塊非晶合金適合作微納米成型。
與現(xiàn)用的非晶合金相比，本發(fā)明提供的鋅基大塊非晶合金的優(yōu)益之處在于：
1、由于鋅元素在地殼中的含量名列前幾名，且價(jià)格低廉，使得制成大塊非晶合金的成本很低，同時(shí)也可以使資源得到充分利用；
2、本發(fā)明提供的鋅基大塊非晶合金所需臨界冷卻速率低，抗氧能力強(qiáng)，形成非晶的能力很強(qiáng)，即抑制結(jié)晶能力強(qiáng)，易于形成大尺寸的非晶合金，很容易就做成直徑在2毫米以上的非晶合金；
3、該鋅基大塊非晶合金的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉；
4、該鋅基大塊非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)低，抗氧化性好，過(guò)冷液相區(qū)溫度范圍較寬，在過(guò)冷液相區(qū)進(jìn)行的超塑性加工在較低溫度即可進(jìn)行，甚至在硅油中都可以進(jìn)行超塑性加工；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于中國(guó)科學(xué)院物理研究所，未經(jīng)中國(guó)科學(xué)院物理研究所許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買(mǎi)此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201010168589.8/2.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來(lái)源鉆瓜專利網(wǎng)。
