[發明專利]一種含類金屬的輕稀土基塊體非晶合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201910082986.4
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109609880B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 徐濤;堅增運;常芳娥
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及一種非晶合金及其制備技術領域，具體涉及一種含類金屬的輕稀土基塊體非晶合金及其制備方法。一種含類金屬的輕稀土基塊體非晶合金的化學式為La_aCe_bAl_cGa_dC_eB_fSi_g；式中各元素的含量以原子百分比（at.%）計，具體如下：a為20～75，b為1～40，c為17～37，d為0～6，e為5.1～16，f為0～5，g為0～5，且a+b=45～75、a+b+c+d+e+f+g=100。該合金的非晶形成能力與性能的可調控性高、制備工藝簡單，具有較低密度、高強度和高硬度的優點，對拓展稀土基非晶合金的潛在應用具有十分重要的意義。

技術領域

本發明涉及一種非晶合金及其制備技術領域，更特別地說是指一種含類金屬的輕稀土基塊體非晶合金及其制備方法。

背景技術

非晶合金（又稱金屬玻璃）作為一種典型的新材料，由于其結構中原子排列呈短程有序而長程無序的特點、且化學組分均勻，所以其不存在晶態材料中的晶界、相界偏析和位錯等缺陷；因此，與相應的晶態材料相比，非晶合金具有獨特的力學、物理和化學性能，可作為一種潛在的結構、功能或結構功能一體化材料，應用于國防和民用等眾多領域。

在眾多非晶合金中，稀土（RE）基非晶合金具有較高的玻璃形成能力可形成塊體非晶合金（臨界直徑大于等于1 mm的非晶合金），同時由于稀土元素具有獨特的原子結構，因而稀土基非晶合金通常表現出良好的延展性、高的硬磁性和優良的磁熱效應等特點，作為新型具有獨特物理性能的功能器件制備材料，在氣象、軍事和航空航天等諸多工業領域具有廣泛的應用前景。而其中的輕稀土基塊體非晶合金，即以鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）和釓（Gd）中的一種或多種元素為基體組元的非晶合金，具有高的非晶形成能力、寬的過冷液相區、超塑性、優良的導電性和良好的形狀記憶效應等優點，使其作為新型結構功能一體化材料表現出十分重要的基礎研究和工程應用價值。然而，目前已有的輕稀土基塊體非晶合金主要存在以下三個問題：（1）基體組元（La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu和Gd中的一種或多種元素）和其它組元（鋁（Al）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）和鎵（Ga）等中的兩種或多種元素）為金屬元素，因而現有輕稀土基塊體非晶合金具有較高的密度（大多密度都大于6 g·cm^-3）；（2）較低的玻璃轉變溫度和晶化溫度（大多玻璃轉變溫度和晶化溫度分別小于250 ℃和300 ℃）；（3）低的強度和硬度（大多強度和硬度分別小于1 GPa和3GPa）。這將嚴重制約輕稀土基塊體非晶合金的應用。例如，以現有輕稀土基非晶合金為材料制備航空航天機電系統用零部件時，上述問題不利于實現該類材料與器件的輕量化、限制該類材料與器件的服役溫度和降低該類材料與器件的制造精度，進而嚴重影響材料與器件的服役性能與壽命。

發明內容

本發明的目的是提出一種具有較低密度、高強度和高硬度的含類金屬的輕稀土基塊體非晶合金及其制備方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種含類金屬的輕稀土基塊體非晶合金，其化學式為La_aCe_bAl_cGa_dC_eB_fSi_g，式中各元素的含量以原子百分比（at.%）計，a為20～75，b為1～40，c為17～37，d為0～6，e為5.1～16，f為0～5，g為0～5，且a+b=45～75、a+b+c+d+e+f+g=100。

本發明La_aCe_bAl_cGa_dC_eB_fSi_g塊體非晶合金，優選成分為La₅₆Ce₆Al₂₉C₉。