[發明專利]U-Co-Al系非晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201410814284.8
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104480411A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 黃火根;王英敏;劉天偉;陳亮;張鵬國
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C1/03;C22C28/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 沈強

技術領域

本發明涉及非晶合金材料領域，尤其是以錒系元素為基體的非晶合金及其制備方法，本發明的非晶合金具體為U-Co-Al系非晶合金。

背景技術

鈾合金作為重要的核能材料和軍事材料，其性能在實際應用中仍存在一定的不足，如較差的耐蝕性。非晶態鈾合金作為鈾合金的一個分支，由于結構的特殊性，它們有望獲得獨特的性能，從而提升鈾合金的應用潛質，拓展鈾合金的應用，比如對抗腐蝕性能要求較高的應用方面。

鈾基非晶合金的報道最早出現上世紀50年代，當時Bleiberg等在期刊《Transactions?of?the?American?Institute?of?Mining?and?Metallurgical?Engineers》第212卷中，報道采用輻照方法獲得了U-Si體系非晶合金，這種研究的目的最初很可能是為了解輻照效應對核燃料晶體結構的影響。1960年Duwez等在國際知名期刊《Nature》第187卷中，首次報道采用熔體急冷方法制備出非晶合金，這大大掀起了非晶合金的研究浪潮，也帶動了鈾基非晶合金的發展。1976年，Ray等在編號為US3981722的專利中，報道了U-Cr-V體系的非晶合金，其包括Cr含量20～40at.％的U-Cr合金、V含量20～40at.％的U-V合金、Cr與V總含量20～40at.％的U-Cr-V合金，其中部分非晶合金顯示出比對應成分的晶態合金更高的耐蝕性。1978～1982年期間，美國東北大學的Giessen與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Elliott在期刊《Acta?Metallurgica》第30卷和“Proceedings?of?the?3rd?international?Conference?on?Rapid?Quenching”國際會議上，合作公布了U-M(M＝Fe、Mn、Co、Ni、Cr、V、Si、Os、Ir、Pd)系列二元非晶合金及其熱穩定性。1985年，愛荷華州立大學的Drehman與Poon在期刊《Journal?of?Non-Crystalline?Solids》第76卷中，又較系統地報道了U-Fe、U-Ni和U-Co體系的非晶合金及其熱穩定性。1996年，Gambino等在編號為US5534360的專利中，公布了系列U-L(L＝N，P，As，Sb，Bi，S，Se，Te，Po)非晶，它們具有特殊的磁性能，有望應用于信息存貯介質、光調節器、光學絕緣件上。

然而，上述鈾基非晶合金存在如下缺點：(1)這些非晶合金的結構證據不足，文獻中很少給出它們的X射線衍射圖譜(XRD)，已經給出的U₆₇Fe₃₃與U_85.7Co_14.3非晶合金的XRD圖譜與理想非晶的XRD圖譜并不一致；(2)這些非晶合金幾乎都是二元合金，沒有玻璃化轉變溫度(T_g)特征，而約化晶化溫度T_x/T_L(T_x為初始晶化溫度，T_L為熔化液相線溫度)判據最高僅為0.51，反映出較差的非晶形成能力；(3)大部分非晶合金的T_x值都略高于500K，熱穩定性較低；(4)抗腐蝕性能的考核非常欠缺。

為此，本申請提供一種具有強非晶形成能力、高熱穩定性和耐腐蝕能力的非晶合金。

發明內容

本發明的目的在于：針對目前的鈾基非晶合金幾乎都是二元合金，非晶形成能力較差，熱穩定性較低，抗腐蝕性能數據欠缺的問題，提供一種U-Co-Al系非晶合金及其制備方法。本發明在U-Co二元體系的基礎上，通過添加易于提高非晶形成能力和形成致密氧化膜而提高耐腐蝕能力的Al組元，形成U-Co-Al體系。本發明采用一種薄帶非晶制備方法制備U-Co-Al非晶合金，摸索U-Co-Al體系的非晶形成區間，最終推出一系列具有強非晶形成能力、高熱穩定性和耐腐蝕能力的新型U-Co-Al非晶合金，它們提升了鈾基非晶合金的應用潛質，具有良好的應用前景。