[發明專利]一種Ce-Al-Cu-Ag系大塊非晶合金及制備方法

有效

• 申請號: 201410142751.7
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103938126A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 劉雄軍;楊銘;杜清;王輝;吳淵;呂昭平
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明屬于非晶合金或金屬玻璃領域，具體地說是涉及一種Ce-Al-Cu-Ag系大塊非晶合金及制備方法

背景技術

大塊非晶合金（或大塊金屬玻璃）材料是近年來開發出的新型材料。由于非晶態合金或金屬玻璃與傳統的氧化物玻璃不同，非晶態合金中原子的結合主要是金屬鍵，而不是共價鍵，因此許多與金屬相關的特性被保留下來。從某種意義上來說非晶態結構是無缺陷的，不像晶體材料那樣有位錯和晶界等，無缺陷結構對材料性能有重要的影響。由于其有以上獨特的結構從而使其具有許多優異的力學性能，如高強度和硬度，耐磨，抗疲勞等，還具有良好的物理性能和化學性能，這些性能在航天航空、精密制造、體育器材，電子通訊與計算機、生物醫學等領域有著廣闊的應用前景。

大塊非晶合金材料除了優異的力學、物理和化學性能外，還具有優異的過冷液體超塑性，即在其過冷液相區間，非晶合金可以像聚合物玻璃一樣進行熱塑性成型加工。對于非晶態物質而言，隨著溫度的升高，它就從非晶固態經過玻璃轉變溫度（T_g）而進入粘流態的過冷液相區，該區間位于玻璃轉變溫度（T_g）和晶化溫度（T_x）之間，具體定義為兩者之間的差值ΔT=T_x-T_g。利用在過冷液相區的粘流態特性，已經在制作手機外殼和微型齒輪等產品和零件上得到應用。具有優異的過冷液態超塑性的非晶合金包括以下參數：（1）過冷液相區的寬度ΔT是表征非晶態合金是否具有良好的熱塑性成型能力的一個關鍵參數，因為非晶合金只有在過冷液相區才顯示出超塑性成型能力，因此為了能夠在較大的溫度范圍內進行熱塑性加工，就需要有一個較大的ΔT。（2）較低的玻璃轉變溫度T_g是表征非晶態合金是否具有良好的熱塑性成型能力的一個關鍵參數，因為如果樣品具有高的玻璃轉變溫度，則進行熱塑性成型加工時就需要較高溫度的加工條件，從而嚴重限制了其在工業生產上的應用，因此具有低玻璃轉變溫度的非晶態合金在熱塑性加工時需要更低的能量，減低了加工條件，從而降低了加工成本。（3）具有較好的玻璃形成能力是表征非晶態合金是否具有良好的熱塑性成型能力的另外一個關鍵參數。進行熱塑性成型加工需要較大尺寸的非晶合金，因為樣品尺寸太小不便于對其進行加工。在快速冷卻條件下，金屬熔體越過結晶相的形核和生長而形成過冷液體，即非晶態合金。因此形成非晶合金需要較快的冷卻速度，限制了其在工業上的廣泛應用，因此為降低成本，改進合金成分就成為改進玻璃形成能力的重要方面，只有具備較好玻璃形成能力的合金成分才能在普通工藝條件下（如：銅模鑄造、水淬等）得到大塊非晶態合金。但是大多數的塊體非晶合金的玻璃轉變溫度（T_g）都很高，一般處于300～600℃的范圍，遠比聚合物玻璃的T_g要高。這使得人們對于金屬玻璃的塑性加工和對過冷液態的研究還有很大的問題。事實上，通過成分設計提高合金的玻璃形成能力一直是該領域內研究的熱點問題之一。

由于具有低的玻璃轉變溫度，相對較高的熱穩定性和過冷液相區，Ce-Al-Cu系大塊非晶合金引起了科學界和工業界的關注。但是該體系合金的過冷液相區較窄，使其在過冷液相區間進行超塑性加工能力較差，又由于其玻璃形成能力較小(只有2mm)，不便于對其進行加工，從而嚴重限制了其在工業生產上的應用。因此，在在保證Ce-Al-Cu合金現有的優點的前提下，提高上述合金的玻璃形成能力和過冷液相區是目前亟待解決的問題之一。

發明內容