[发明专利]通过调控熔体温度改善Al基合金非晶形成能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及Al基块状非晶合金制备的技术，具体为一种通过调控熔体温度改善Al基合金非晶形成能力的方法。

背景技术

块状非晶合金由于其优异的性能，受到了研究者们的广泛关注，相继在Pd-、Zr-、La-和Cu-基合金体系中成功获得了厘米级及以上的块状非晶合金。同时，由于Al基非晶合金具有低密度和高比强度以及潜在的航空航天应用，研究者们也极为重视Al基非晶的研究。截止目前，Al基非晶样品主要是薄带，人们仍然没有获得大于或者等于1mm的Al基块状非晶态合金。正是由于样品尺寸的限制，关于Al基非晶合金的研究，主要集中于合金的非晶形成能力、晶化行为和力学行为等，力学行为指的是拉伸的性能。这无疑大大限制了Al基非晶合金的进一步发展和应用，使得人们对Al基非晶合金的认识无法进一步深入下去。Al基合金的较低的玻璃形成能力主要归因于平衡相中Fcc-Al(面心立方Al)具有极强的析出倾向，要有足够高的冷却速率才能抑制该晶态相的析出。另外，合金溶体中原子团簇和高温相的存在，二者容易成为异质核心，促进晶态相的析出。因此，针对Al基非晶合金凝固的这种行为，设计一种改善Al基合金非晶形成能力的方法具有重要意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过调控熔体温度改善Al基合金非晶形成能力的方法。该方法工艺简便易行且实用有效，可以明显改善Al基合金的非晶形成能力。

本发明的技术方案是：

一种通过调控熔体温度改善Al基合金非晶形成能力的方法，采用铜模浇铸来制备块状非晶合金样品，通过在温度高于液相线温度约200～300K时对合金熔体进行保温处理，保温时间0～15秒，从而有效消除合金熔体中的团簇和高温相，以免它们作为异质形成质点；随后，冷却至合金液相线温度以上50～100K左右，使之靠近合金的玻璃转变温度，保温时间0～15秒，从而提高了合金熔体的冷却速率，抑制低温相的Fcc-Al的析出，最终提高Al基合金的玻璃形成能力；接着，进行铜模浇铸，其具体工艺参数如下：真空度10^-3～10^-4Pa，冷却速度10²～10⁶K/s。

所制备的块状非晶合金形成能力指标如下：

本发明适用大多数Al基块状非晶合金，可以获得直径超过0.7mm的纯非晶棒，如：直径分别为0.75mm的Al-Ni-Y和1mm的Al-Ni-La块状非晶合金圆棒等。

本发明中能够形成块状非晶的Al基合金熔体具有强烈的形成局域有序结构的倾向，这些局域有序结构可以在凝固过程中遗留或充当异质形核的核心而长大，AlNiY和Al-Ni-La三元合金平衡态下的Fcc-Al晶态相极易析出。本发明方法通过控制熔化温度消除局域有序结构或高温相，随后降温至合金液相线温度以上50～100K左右，靠近合金的玻璃转变温度，提高合金熔体的冷却速率，抑制低温相的Fcc-Al的析出，最后提高Al基合金的非晶形成能力。

本发明提供的改善Al基合金非晶形成能力的方法机理是：

本发明通过高温下的熔体处理，消除Al基合金熔体中的局域有序结构和高温相以防止二者转变为异质晶核，随后降低温度以提高冷却速率，进而抑制低温相Fcc-Al的析出。通过该方法使得非晶相析出能力能够在凝固过程中完全超过晶态相的析出，最终获得纯Al基块状非晶合金。

本发明具有的优点：

1、本发明采用了调控熔体温度的铜模铸造工艺，工艺简便易行且实用有效。

2、本发明能适用大多数Al基块状非晶合金，通过本发明方法使合金可以获得直径超过0.7mm的纯非晶棒，从而进一步促进和发展Al基块状非晶合金。

附图说明

图1a直径为1mm的Al基块状非晶合金SEM图片。

图1b淬态Al基非晶合金条带、板和棒以及母合金的XRD曲线。

图2a淬态Al基非晶合金条带、板和棒的低温DSC曲线。

图2b淬态Al基非晶合金条带的高温DSC曲线。

图3直径为0.75mm的Al_85.5Ni_9.5La₅非晶棒的压缩曲线。

图4a-c压缩试样的断口和侧面形貌的SEM图片；其中，图4a为压缩试样低倍SEM照片；图4b为压缩试样断开表面的微观形貌；图4c为压缩试样侧面局部区域的SEM照片。

具体实施方式

以下通过实施例详述本发明。

实施例1