[發明專利]一種無氧化膜殘留納米晶鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810835152.1
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109136658B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王智;張衛文;楊超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/04;B22F9/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于高強度納米晶鋁合金技術領域，公開了一種無氧化膜殘留納米晶鋁合金及其制備方法。所述無氧化膜殘留納米晶鋁合金，其成分包括Al、Gd、Ni和Co元素或Al、Nd、Ni和Fe金屬元素；所述無氧化膜殘留納米晶鋁合金是將包含Al、Gd、Ni和Co元素的納米晶鋁合金或包含Al、Nd、Ni和Fe金屬元素的納米晶鋁合金進行熱壓得到。方法：先將鋁基非晶合金粉末在保護性氛圍中升溫至400～550℃進行晶化處理，獲得納米晶鋁合金粉末；再將納米晶鋁合金粉末在400～500℃下進行熱壓，獲得無氧化膜殘留納米晶鋁合金。本發明的納米晶鋁合金無氧化膜殘留，致密度高，并具有優異的高溫強度穩定性。

技術領域

本發明屬于高強度納米晶鋁合金技術領域，具體涉及一種無氧化膜殘留納米晶鋁合金及其制備方法。

背景技術

鋁合金具有比強度高、密度低、耐腐蝕性能優良以及易回收等優點，廣泛應用于航空航天、交通運輸等領域。但是隨著這些領域的快速發展，對鋁合金材料強度和綜合性能都提出了更高的要求。納米晶鋁合金由于具有高強度、高比強度和良好的摩擦磨損性能，在航空航天、交通運輸等領域有著良好的應用前景。

近些年來基于鋁基非晶合金體系制備納米晶鋁合金得到了迅速發展，這些新型鋁合金不僅具有制備工藝簡單、界面清潔、晶粒度易于控制等優點，而且具有超高的強度(1000MPa)，使得鋁合金的強度達到了GPa級別，被認為是下一代先進高強度輕合金材料的重要替代者[Al-based alloys containing amorphous and nanostructured phases,Rev.Adv.Mater.Sci.18(2008)169–172]。這些高強度鋁合金通常采用快速凝固工藝和粉末冶金工藝制備。由于鋁基合金的非晶形成能力差，采用快速凝固工藝獲得的樣品尺寸極其有限，一般鑄錠直徑小于2mm。而粉末冶金工藝在基于非晶晶化法的基礎上，可以獲得大尺寸、近凈成形的納米晶鋁合金，是目前制備塊體納米晶鋁合金的主要方法。然而，由于粉末表面存在氧化膜，而且在粉末冶金工藝中難以消除，導致粉末冶金工藝制備的納米晶鋁合金內部粉末的結合處存在大量殘留氧化膜，嚴重惡化納米晶鋁合金的力學性能，限制了它們在工業中的應用。

發明內容

本發明的首要目的在于針對現有粉末冶金工藝制備納米晶鋁合金的不足之處，提供一種無氧化膜殘留納米晶鋁合金。

本發明的另一目的在于提供一種去除納米晶鋁合金內部殘留氧化膜的制備方法，獲得粉末之間無殘留氧化膜、微觀組織均勻、高致密的納米晶鋁合金。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種無氧化膜殘留納米晶鋁合金，其成分包括Al、Gd、Ni和Co元素或Al、Nd、Ni和Fe金屬元素；

所述無氧化膜殘留納米晶鋁合金是將包含Al、Gd、Ni和Co元素的納米晶鋁合金或包含Al、Nd、Ni和Fe金屬元素的納米晶鋁合金進行熱壓得到。

所述Al、Gd、Ni和Co金屬元素的原子百分比為(80～90)％:(3～8)％:(3～8)％:(1～5)％，優選為85:6:6:3。

Al、Nd、Ni和Fe金屬元素的原子百分比為(80～90)％:(3～8)％:(3～8)％:(1～5)％。

所述無氧化膜殘留納米晶合金的微觀結構具有納米尺度化合物和納米晶鋁，納米尺度化合物均勻分布在納米晶鋁中，其中納米尺度化合物的體積分數為40～80％，納米晶鋁的體積分數為20～60％。所述納米尺度化合物為Gd、Ni和/或Co元素與Al組成的合金，或者Nd、Ni和/或Fe與Al組成的合金。

如：納米尺度化合物為Al₁₉Gd₃Ni₅，Al₃Gd和Al₉Co₂。納米尺度化合物尺寸在100納米以下，納米晶鋁晶粒在50～150納米。