[發明專利]一種制備金屬玻璃的新工藝

無效

• 申請號: 201210101573.4
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102605299A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 郭晶;張兆磊;郭曉慧;閆傳金
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域????

本發明涉及一種制備金屬玻璃的新工藝，屬于材料科學領域。

（二）背景技術????

金屬玻璃具有高強度、高韌性、高耐蝕性和高磁導率等優異的力學、物理與化學性能，以及高精密成形加工性等特點。作為一種新型結構與功能材料，金屬玻璃已經在信息與電子器件、精密機械、航空航?天器件和體育運動器械等領域開始得到應用，市場前景十分誘人。如何制備金屬玻璃是金屬玻璃基礎理論研究的一個重要方面，另外通過改變制備工藝可以獲得具有更強玻璃形成能力和特殊性能的金屬玻璃，因此具有重要的應用價值。

目前國內外制備金屬玻璃一般采用將名義成分的組員首先制備成母合金，然后再將母合金熔化，利用真空銅模鑄造或者石英管水淬等方法制備出金屬玻璃。此類方法將母合金熔煉一次后就凝固得到金屬玻璃，制備獲得的金屬玻璃的尺寸不理想，如何通過工藝手段提高合金的玻璃形成能力是一個亟待解決的問題。

金屬玻璃的結構特征是無序中存在短中程有序結構（即團簇結構），這些微結構是從熔體中繼承發展得來的，可以說熔體結構直接影響金屬玻璃的形成。熔體中存在著從固態遺傳下來或受固態結構影響的團簇結構，在凝固過程中，團簇對是否獲得非晶態結構起關鍵作用。團簇存在與否，團簇的種類和性質如何，都是影響玻璃形成能力的因素。因此從固態遺傳下來的結構必然影響金屬玻璃的形成。

（三）發明內容???

本發明從固態遺傳結構角度出發，提出了一種制備金屬玻璃的新工藝。

本發明是通過真空電弧熔煉方法將預定名義成分合金中的組元制備成母合金；采用感應熔煉法將母合金重熔，通過銅模吹鑄法將液態母合金制成第一代金屬玻璃；再將第一代金屬玻璃打磨、清洗后放入預先處理好的石英管中，再采用感應熔煉法將第一代金屬玻璃加熱至完全融化狀態，通過銅模吹鑄成型。

本發明由以下幾部分組成：制備母合金，制備第一代金屬玻璃，檢測第一代金屬玻璃的非晶特性，制備第二代金屬玻璃，檢測第二代金屬玻璃的非晶特性，比較兩代金屬玻璃的玻璃形成能力。

一種制備金屬玻璃的新工藝，其制備步驟如下：

1、將預定名義成分合金中擬含組元的原子百分比轉換成重量百分比wt.%，稱取各組元量值；將稱量好的各組元，放在電弧熔煉爐的水冷銅坩堝內，采用非自耗電弧熔煉法在氬氣的保護下進行熔煉：熔煉條件為：首先抽真空至10^-3Pa，然后充入氬氣至氣壓為0.06-0.08MPa，熔化后，再持續進行電磁攪拌熔煉10秒鐘，冷卻，然后將其翻轉；反復熔煉三次以上，得到成分均勻的母合金錠；

2、將上述母合金錠置于石英管內，石英管一端與外界氬氣相通，一端有直徑2mm的小孔，將石英管放入真空吹鑄設備中，真空吹鑄設備真空室抽真空至10^-3Pa，利用感應線圈加熱的方式熔煉母合金，熔化后開啟吹鑄裝置，同時斷電，讓合金熔體通過石英管的小孔充入銅模型腔中，冷卻至室溫，得到第一代金屬玻璃；

3、將第一代金屬玻璃打磨、清洗后放入石英管中，石英管一端與外界氬氣相通，一端有直徑2mm的小孔，將石英管放入真空吹鑄設備中，真空吹鑄設備真空室抽真空至10^-3Pa，利用感應線圈加熱的方式熔煉，熔化后開啟吹鑄裝置，同時斷電，讓合金熔體通過石英管的小孔充入銅模型腔中，冷卻至室溫，得到第二代金屬玻璃。?

所述的檢測第一代金屬玻璃的非晶特性方法如下：

鑄態的X射線衍射實驗是在D/max-rB型X射線衍射儀上完成的。其掃描范圍可達5o～100o，掃描速度為4deg/min，步長為0.02o，Cu靶輻射，工作電壓和電流分別為40kV和120mA。金屬玻璃的X射線衍射曲線通常表現為有一個漫散射峰，而晶體材料則表現為衍射曲線上強度各不相同的明銳的衍射峰。如果在鑄態合金斷面的X衍射曲線只有一個彌散的峰，表明第一次吹鑄的合金是金屬玻璃。

所述的檢測第二代金屬玻璃的非晶特性與檢測第一代金屬玻璃的非晶特性相同。

所述的比較兩代金屬玻璃的玻璃形成能力方法如下：