[發(fā)明專利]一種鋁基大塊非晶合金的制備方法

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113088725A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳志
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00;C22C45/08;C22F1/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發(fā)明涉及一種鋁基大塊非晶合金的制備方法，屬于非晶合金新材料技術領域，本發(fā)明制備的鋁基大塊非晶合金的直徑能達到10mm以上。通過將用熔體旋淬法制備得到的鋁基非晶合金條帶剪碎，填充進壓片機中預壓成塊，再通過高壓扭轉設備對預壓塊施加高壓和扭轉的剪切力進一步將其壓成堆積緊密的鋁基非晶合金大塊。解決了傳統(tǒng)直接凝固法制備鋁基非晶塊體尺寸小及粉末冶金法制備鋁基非晶的非晶相含量低、內(nèi)部雜質(zhì)和缺陷多的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于非晶合金新材料技術領域，具體涉及一種鋁基大塊非晶合金的制備方法。

背景技術

鋁基非晶合金作為一種低密度材料，有著較高的比強度、硬度、耐腐蝕、耐磨等性能，在航空航天等裝備輕量化以及海洋裝備表面防護領域具有很大應用潛力。傳統(tǒng)塊體非晶合金的制備方法主要包括熔體直接凝固法和粉末燒結法。

直接凝固法包括水淬法、銅模鑄造法、高壓鑄造法和噴鑄-吸鑄法，制備的塊體常表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能。

但由于鋁基非晶合金的非晶形成能力較差，其塊體非晶的制備及相關研究報道較少。

王建強等通過MgCl₂-CaCl₂復合鹽熔體包覆工藝，制備了最大直徑為2.5mm的Al₈₆Ni_6.75Co_2.25Y_3.35La_1.75塊體非晶合金棒材，實現(xiàn)了模鑄塊體鋁基非晶合金尺寸上的突破，但仍然難以達到應用級尺寸。

發(fā)明內(nèi)容：

技術問題：本發(fā)明的目的在于提出一種鋁基大塊非晶合金的制備方法，實現(xiàn)大尺寸鋁基非晶合金的制備。

技術方案：本發(fā)明采用如下技術方案：

一種鋁基大塊非晶合金的制備方法，包括如下步驟：

1)將用熔體旋淬法制備得到的鋁基非晶合金條帶剪碎；

2)將步驟1)剪碎后的鋁基非晶合金條帶填充進壓片機中預壓成塊；

3)將步驟2)預壓得到的塊放入高壓扭轉設備的壓砧中，通過高壓扭轉設備對預壓塊施加高壓和扭轉的剪切力發(fā)生形變進一步將其壓成堆積緊密的鋁基非晶合金大塊。

步驟1)中，剪碎后非晶合金條帶長度為1-5mm。

步驟2)中，壓片機模具孔徑選用3或10mm，力設為500-5500kg。

步驟3)中，高壓扭轉壓砧選用特種鋼材質(zhì)，凹槽直選取5mm或10mm，上下深度各0.5±0.1mm；高壓扭轉設備設置參數(shù)：壓力1-2GPa，扭轉圈數(shù)1-2圈，轉速為0.5rad/min。

發(fā)明原理：將用熔體旋淬法制備得到的鋁基非晶合金條帶剪碎，填充進壓片機中預壓成塊，再將預壓得到的塊放入高壓扭轉設備的壓砧中，通過高壓扭轉設備對預壓塊施加高壓和扭轉的剪切力進一步將其壓成堆積緊密的鋁基非晶合金大塊，經(jīng)X射線衍射測試(XRD)確認所得大塊為非晶態(tài)合金。

有益效果：與直接凝固法相比，本發(fā)明的一種鋁基大塊非晶合金的制備方法，可制備直徑遠大于10mm的鋁基非晶合金塊體，其尺寸取決于高壓扭轉設備壓砧設定尺寸，而不限于自身非晶形成能力，有廣闊提升空間；與粉末燒結法相比，本發(fā)明制備出塊體為完全非晶，而粉末燒結制備塊體合金中非晶含量較低且內(nèi)部缺陷和雜質(zhì)較多；本發(fā)明的制備方法僅需鋁基非晶合金條帶，并且此方法可應用到所有的非晶合金體系中，不局限于鋁基非晶合金大塊的制造。本發(fā)明通過壓頭的特別設計，此方法將能夠實現(xiàn)特殊工件的直接壓鑄扭轉形變成型(如通過設計環(huán)形壓頭，能夠實現(xiàn)環(huán)形塊體工件的快速穩(wěn)定制備)在塊體非晶合金加工應用方面具有十分重要的商業(yè)前景。

附圖說明