[發明專利]一種Al-MR-TM-TE鋁基非晶合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201410808431.0
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104388843A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張建旗;史鵬忠;馮佃臣;李文文;那娜
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C22C45/08
• 分類號: C22C45/08;C22C1/03
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 何自剛

技術領域

本發明屬于非晶材料制備領域，具體涉及一種Al-MR-TM-TE鋁基非晶合金多元鋁合金及其制備方法。

背景技術

近年來，鑒于對航空、航天、國防、汽車、航海、軍用、民用等運載工具的輕質化要求，工業發達國家在研究內容中都傾向于發展比強高，耐蝕性優異的輕質鋁合金。然而相比傳統鋁合金，非晶鋁合金具有高的比強、良好的韌性以及優異的耐腐蝕性能，其中以非晶鋁合金為基體析出的彌散分布的納米Al粒子或/和金屬間化合物準晶相的非平衡復合結構材料，表現出諸多優異的綜合力學性能。1987年，日本的Inoue研究小組成功獲得了塑性優異的非晶合金系Al-Ni-Si[Inoue?A,Bizen?Y,Kimura?H?M,Yamamoto?M,Tsai?A?P,Masumoto?T.,J.Mater.Sci.Lett.,1987,(6):811]與Al-Ni-Ge(Al≥at.80％)[Inoue?A,Yamamoto?M,Kimura?HM,Masumoto?T,J.Mater.Sci.Lett.,1987,(6):194]。之后Inoue小組先后報道了六種非平衡相組織的鋁合金及其強度值。其中，由成分為Al₈₈Ni₁₉Ce₂Fe₁、組織為玻璃態母體均勻彌散直徑為3-5nm、晶體結構為面心立方的鋁納米顆粒的鋁合金材料，其斷裂強度高達1560MPa，該值是傳統AA2024、AA6065和AA7075鋁合金斷裂強度的3倍。因此，鋁基非晶合金的開發應用具有十分重要的意義。因此，制備高強度、高塑性且大尺寸的非晶態鋁合金成為當前此領域關鍵的目標。進一步尋找和設計具有更高的非晶形成能力的新合金體系，將是拓展鋁基非晶態合金發展的一個重要方向。

發明內容

本發明需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種組分合理、工藝簡單的鋁基非晶態為基體的合金材料及制備方法。

為達上述目的，本發明一種Al-MR-TM-TE鋁基非晶合金，其各組分的原子百分比為：Al?85.0-92.0at.％，MR?4.0-9.0at.％，TM?3.0-12.0at.％，TE?0-1.0at.％，其中所述MR為稀土元素或混合稀土，所述TM為過渡金屬元素，所述TE為微量元素。

其中所述MR為La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Y中的一種或兩種以上任意比例的元素。

其中所述TM為Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta或W。

其中所述TE為B、Si、Ga、Ge、As、Se、Sb或Te。

其中所述鋁基非晶合金組織具有急冷凝固組織，其凝固組織為完全均一的非晶態結構。

其中所述鋁基非晶合金非晶帶厚度為30-50um，寬為3-5mm，長為0.5-1.5m。

其中所述鋁基非晶合金包括Al₈₆Ce_6.7Ni₃Co₄B_0.3和Al₈₆Ce₃Y₄Ni₄Co₃。

一種制備所述Al-MR-TM-TE鋁基非晶合金的方法，包括以下步驟：

(1)、按合金最終各所述原子百分比稱取各相應質量的金屬單質；

(2)、在真空感應熔煉爐內放入所述各金屬，熔煉過程反復進行5-9次，保證合金的熔化均勻，在Ar氣保護下冷卻為母合金錠，所述各金屬在所述真空感應熔煉爐中的疊放順序優選為密度大的金屬放上面層，熔化時熔體能夠形成對流；

(3)、將所述母合金錠放入石英管中，在Ar氣保護下，用高頻感應重熔后進行樣品甩帶，銅輥的線速度為35-45m/s，熔體的噴射溫度為100-1200℃，噴射壓力為0.1-0.3MPa，作為優選所述母合金錠在熔煉前先進行機械打磨去除其表面的氧化皮并反復依次采用無水正丁醇、丙酮和去離子水并在超聲條件下進行清洗3次后風干待用。

其中所述各金屬原料純度分別為Al≥99.99％、MR≥99.99％、TM≥99.99％、TE≥99.99％。

其中所述各金屬加入所述真空感應熔煉爐前先進行機械打磨表面并反復采用無水正丁醇、丙酮和去離子水并在超聲條件下清洗3次后風干待用。

本發明與現有技術不同之處在于本發明取得了如下技術效果：