[發明專利]一種拓寬鋁基非晶初晶析出溫度區間的方法

在審

• 申請號: 201910307234.3
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN109881125A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 王知鷙;吳王平;李曉艷;江鵬
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C22C45/08
• 分類號: C22C45/08;B22D11/06;C22C1/03
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本發明公開了一種拓寬鋁基非晶初晶析出溫度區間的方法，其特征在于（1）以Al、Ni、Y、Co、La金屬為原料，制備初晶型非晶合金成分；（2）采用四電極法測試熔體高溫電阻率，得到熔體結構轉變的溫度區間；（3）利用帶有紅外比色測溫的真空甩帶爐，在特定的熔體溫度下制備得到30μm厚的非晶薄帶。與現有的方法相比，本發明能針對特定的非晶合金成分，通過熔體溫度的精準確定，可以增大鋁基非晶初晶析出溫度區間，在高溫590K?600K時退火，在較長時間的保溫過程中都只析出fcc?Al，為后續制備Al基非晶納米晶復合材料奠定基礎。

技術領域

本發明涉及非晶材料領域，具體涉及一種通過選擇熔體溫度來拓寬鋁基非晶初晶析出溫度區間的方法。

背景技術

近年來，隨著航空、航天及交通運輸工具輕型化的快速發展，尤其是在國際油價飆升的大背景下，降能節耗，倡導低碳生活已成為時代主題，這使得對高強度低密度材料的研究和開發得到了高度重視，如Al 基非晶合金材料。其抗腐蝕性能和比強度極高，抗拉強度可達1000 MPa以上, 因而在輕質高強材料領域應用前景廣闊。但是這些非晶合金體系的非晶形成能力非常弱，不易通過快速凝固的方法直接制備出塊體非晶合金，尺寸上的劣勢極大的限制了Al基非晶合金的發展。當通過合理的制備工藝形成Al基非晶-納米晶復合材料，使得非晶基體上析出適量的納米尺度fcc-Al顆粒時，不僅可以使材料的強度進一步提高（高達3200MPa），并且能保持良好的韌性。

通過部分晶化制 備復合 材料的方法，需要滿足兩個必要條件：第一，非晶態合金必 須是初 晶 型晶化，也就是 只析 出fcc-Al；第二，后 續的晶 化反 應與 初晶晶 化之間 有較 大的 溫度 差。初晶型鋁基非晶種類較多，針對一種特定的非晶成分，還未有相關的技術可以增大初晶晶化和第二晶化之間的溫度差（ΔT_x），即初晶析出溫度區間。本發明擬通過熔體溫度的合理改變，制備出具有寬的ΔT_x，隨后選擇合適的退火溫度，在較長時間的保溫過程中都只析出fcc-Al，因此可以為后續獲得合適的 fcc-Al 尺寸和體積分數的復合材料奠定基礎。

發明內容

本發明在前期工作的基礎上（advance material research ），將熔體結構轉變與制備非晶結合起來，通過選擇合適的熔體溫度制備的非晶，增大其初晶晶化溫度區間。

為了實現上述目的，本發明鋁基非晶/納米晶復合材料的制備方法如下：

（1）以Al、Ni、Y、Co、La金屬為原料，按一定的原子比例制備不同成分的合金，放入真空電弧熔煉爐內熔煉得到母合金；

（2）將母合金破碎后，部分合金置于真空管式電阻爐內，采用四電極法測試熔體高溫電阻率，得到熔體結構轉變的溫度區間；

（3）將部分母合金置于石英管內，利用帶有紅外比色測溫的真空甩帶爐，在特定的熔體溫度下制備得到30mm厚的非晶薄帶。

優選地，步驟(1)選擇的成分為初晶型的鋁基非晶合金成分。

優選地，步驟(2)的具體過程如下：破碎的母合金放入瓷舟中，采用四電極法測試，抽真空度為8×10^-2Pa后充入氬氣，將爐溫以5K/min的升溫速率升至1673K，記錄溫度-電壓曲線。

優選地，步驟(2)中測試熔體電阻率時，為了防止高溫下電極與合金熔體反應，采用石墨電極與熔體接觸，隨后采用鎢電極引出與設備連接。