[发明专利]一种钙基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钙基非晶合金及其制备方法。

背景技术

非晶合金是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由于其特殊的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等性能。这些优越的性能使得非晶合金在很多领域具有应用潜力。

从二十世纪九十年代初以来，以日本和美国为首，发现了一系列具有强非晶形成能力的合金成分，其中以锆基非晶合金最为容易制得，其临界冷却速率在1K/s量级，可以用铜模铸造和水淬等方法制备成三维块体材料。近来，国外又发展了多组元铜基块体非晶系合金，在非晶合金中加入钙可以提高非晶合金的耐腐蚀性能，但是这种非晶合金的非晶形成能力较差，临界尺寸小，如现有技术中公开了一种非晶合金，其通式为A_100-a-bB_aC_b，其中0＜a＜15，0≤b≤30，A选自Be、Mg、Ca、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Fe、Ni和Cu中的一种或多种；B选自Y、La、Gd、Nb、Ta、Ag、Au、Co和Zn中的一种或多种，C选自Al、In、Sn、B、C、Si和P中的一种或多种，这种非晶合金虽然在非晶合金耐腐蚀性能方面得到了加强，但是这种非晶合金非晶形成能力较差，而且玻璃化转变温度较高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种临界尺寸大以及玻璃化转变温度低的钙基非晶合金及其制备方法。

为此，本发明提供一种钙基非晶合金，该钙基非晶合金的组成如下述通式所示：Ca_aM_bN_cP_dQ_e，其中，a、b、c、d、e，均为原子百分数，其中40≤a≤70；5≤b≤25，0≤c≤35，0≤d≤35，0≤e≤25，且c+d≥5，a、b、c、d、e之和为100，其中M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、Sc或者La系金属中的一种。

同时提供了一种钙基非晶合金的制备方法，该方法包括将Ca、M、N、P、Q按照摩尔比为a∶b∶c∶d∶e的配比混合后，在保护气体气氛或真空环境下，进行熔炼，并浇铸冷却后成型，获得钙基非晶合金，其中40≤a≤70，5≤b≤25，0≤c≤35，0≤d≤35，0≤e≤25，a、b、c、d、e之和为100，且c+d≥5，M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、Sc或者La系金属中的一种。

通过本发明所提供制备方法制备的钙基非晶合金具有玻璃化转变温度低、临界尺寸大的优点。

具体实施方式：

本发明提供一种钙基非晶合金，其特征在于，该钙基非晶合金的组成如下述通式所示：Ca_aM_bN_cP_dQ_e，其中，a、b、c、d、e，均为原子百分数，其中40≤a≤70；5≤b≤25，0≤c≤35，0≤d≤35，0≤e≤25，且c+d≥5，a、b、c、d、e之和为100，其中M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、Sc或者La系金属中的一种。

在优选情况下，40≤a≤65；10≤b≤25，0≤c≤35，0≤d≤35，0≤e≤5，c+d≥10。

发明人通过大量的实验发现，当c+d≥15时，非晶合金的抗弯性能会大幅提高，在优选情况下N为Cu、Ni中的一种元素，Al的加入有助于降低非晶合金的玻璃转变温度，在优选情况下，La系金属选自La、Pm、Ce、Gd、Er、Sm中的一种或多种，更优选为Gd、Sm中的一种或两种。

本发明同时提供一种钙基非晶合金的制备方法，该方法包括将Ca、M、N、P、Q按照摩尔比为a∶b∶c∶d∶e的配比混合后，在保护气体气氛或真空环境下，进行熔炼，并浇铸冷却后成型，获得钙基非晶合金，其中40≤a≤70，5≤b≤25，0≤c≤35，0≤d≤35，0≤e≤25，a、b、c、d、e之和为100，且c+d≥5，M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、Sc或者La系金属中的一种。