[發明專利]一種不含非金屬元素的金基非晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810175977.5
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108315673B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 龔攀;王新云;李方偉;鄧磊;金俊松
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C23C14/35;C23C14/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明公開了一種屬于非晶合金材料領域，更具體地，涉及一種不含非金屬元素的金基非晶合金及其制備方法。該金基非晶合金為金基非晶合金薄膜，所述金基非晶合金的成分至少包括Au元素、Al元素和V元素，所述金基非晶合金中Au元素的原子百分比不低于26％，且不高于52％；所述金基非晶合金中Al元素原子百分比不低于10％，且不高于40％；所述金基非晶合金中V元素的原子百分比不低于9％，且不高于40％。本發明提供的金基非晶合金所有組成元素均為金屬元素，不含非金屬元素，一方面保證合金具有較好的導熱、導電性能，有利于拓展其應用范圍；另一方面可根據混合法則較準確地預測合金的性能，適合作為科學研究的模型材料。

技術領域

本發明屬于非晶合金材料領域，更具體地，涉及一種不含非金屬元素的金基非晶合金及其制備方法。

背景技術

金及其合金具有良好的延展性、導電性、導熱性、耐腐蝕性等優異性能，在電子、宇航、醫療、天文等領域獲得廣泛應用。金也是一種重要的貴金屬元素，具有天然的美麗光澤、抗變色能力強，且生物相容性好，不會引起人體過敏，常被用來制作各種高檔首飾。和晶態金合金相比，金基非晶合金由于其特殊的非晶態結構，具有相對更高的強度、硬度以及過冷液相區內良好的超塑性，非常適合用來制造微納器件。

根據非晶合金形成理論，共晶成分的合金熔點相對較低，結晶溫度Tm與玻璃轉變溫度Tg之差較小，形成非晶態合金的傾向較大。Au-Si二元相圖存在較深的共晶谷，因此Au-Si二元合金以較快冷速冷卻時有可能獲得非晶態結構。1960年Duwez等將金屬熔體噴濺到冷基板上急冷，成功制備出Au-Si非晶合金薄膜，這也是首次報道的非晶合金。此后，在Au-Si二元合金系基礎上，通過添加元素改善合金的非晶形成能力，學者們又開發出Au-Cu-Si、Au-Cu-Ag-Si、Au-Cu-Pd-Si、Au-Cu-Sn-Si、Au-Ge-Si、Au-Pd-Ag-Cu-Si等金基非晶合金，其中部分成分可制備出尺寸達到毫米量級的非晶合金樣品。目前，已開發金基非晶合金大多含有非金屬元素(尤其是硅)，一方面影響了合金的導電、導熱性，另一方面，采用混合法則根據組成元素的性質預測合金性質(如密度、彈性模量、熔點等)時，非金屬元素的存在常常會導致較大的預測誤差。因此，開發不含非金屬元素的金基非晶合金具有實際應用和理論研究上的雙重意義。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種不含非金屬元素的金基非晶合金及其制備方法，其充分結合金基非晶合金的特點和需求，針對性對金基非晶合金成分進行選擇，相應獲得了一種不含非金屬元素的金基非晶合金，其合金成分至少包括Au元素、Al元素和V元素；由此解決現有技術的金基非晶合金大多由于含有了非金屬元素影響了該合金的導電、導熱性以及非金屬元素存在導致的合金性質預測誤差的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種不含非金屬元素的金基非晶合金，該金基非晶合金為金基非晶合金薄膜，所述金基非晶合金的成分至少包括Au元素、Al元素和V元素，所述金基非晶合金中Au元素的原子百分比不低于26％，且不高于52％；所述金基非晶合金中Al元素原子百分比不低于10％，且不高于40％；所述金基非晶合金中V元素的原子百分比不低于9％，且不高于40％。。

優選地，所述金基非晶合金為Au-Al-V三元合金體系，其中各元素的原子百分比為：Au為30％～52％，Al為16％～40％，V為18％～40％；所述金基非晶合金薄膜的非晶形成臨界厚度不小于1微米。

優選地，所述金基非晶合金的成分為Au₄₄Al₂₃V₃₃。

優選地，所述金基非晶合金成分中還包括Cr元素。

優選地，所述金基非晶合金為Au-Al-V-Cr四元合金體系，其中各元素的原子百分比分別為：Au為26％～44％，Al為10％～38％，V為9％～36％，Cr為17％～19％；所述金基非晶合金薄膜的非晶形成臨界厚度不小于1微米。