[发明专利]一种铝基非晶合金及其非晶条带和纳米晶粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种具有较强非晶形成能力的铝基非晶合金及其非晶条带和纳米晶粉末的制备方法。

背景技术

铝基非晶合金具高强度、低密度，高热稳定性，良好的力学性能，和优异耐腐蚀性能等特点，备受材料研究者关注。但是，铝基非晶的非晶形成能力较弱。目前铝基非晶的最大尺寸为，[W.S.Sanders[W.S.Sanders,J.S.Warner,D.B.Miracle.StabilityofAl-richglassesinthe Al-La-Nisystem.Intermetallics,2006,14:349]等利用楔形模成功的制备了最大临界厚度达到780μm铝基非晶，B.J.Yang[B.J.Yang,J.H.Yao,J.Zhang,H.W.Yang,J.Q.Wang,E.Ma.Al-richbulkmetallic glasseswithplasticityandultrahigh.ScriptaMaterialia,2009,61:423-426.]等人制备出了直径为1mm的铝基非晶圆棒。同时中国专利200310118908.4，铝基非晶合金及其制备方法，公开了成分为Ni8-10％，Zr3-7％，Cu1-5％，Y1-3％，其余为Al(原子百分比)的铝基非晶态合金。在惰性气体保护气氛中电弧熔炼母合金，熔炼后在大气环境和真空环境中甩带，甩带线速度为23m/s，制备出了铝基非晶合金。中国专利201010195974.1，一种Al-Ni-Ce-La系铝基非晶态合金及其制备方法，公开了成分原子百分比为Al₈₄Ni₁₀Ce_(6-x)La_x(x＝1-6，at％)、Al₈₄Ni_(10-y)Ce₆La_y(y＝1-3，at％)和Al_(84-z)Ni₁₀Ce₆La_z(z＝1-3，at％)的铝基非晶态合金。在氩气保护下经真空电弧熔炼或者真空感应熔炼制备母合金，在氩气保护下甩带制备非晶条带，最小线速度为10m/s，制备出了铝基非晶合金。中国专利03111739.2，一种铝基非晶合金及其制备方法，公布了成分原子百分比为Ni8-12％，混合稀土4-6％(混合稀土成分的质量百分比为：La35％，Ce50％，Pr5％和Nd10％)，铝为余量。通过氩气保护下甩带得到厚度为140μm的非晶条带，制备出了铝基非晶合金。以上这些都拓宽了铝基非晶的成分，对铝基非晶的发展具有重要意义。但是这些要应用于生产实际是远远不够的，所以如何获得非晶形成能力强和热稳定性能高的铝基非晶仍是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是在Al-Ni-Y铝基非晶体系中添加有利于形成非晶的元素，提供一种具有较强非晶形成能力的合金及其制备方法。尤其利用气雾化的方式制备出非晶纳米晶粉末，以便提高粉末应用于热喷涂涂层中的性能。

本发明提供了一种铝基非晶合金，由在Al-Ni-Y铝基非晶体系中添加利于形成非晶合金的元素，其具体成分为Ni5-9％，Y1-5％，La0-2％，Fe0-2％，B4-6％，Zr1-5％，余量为Al。包括以下步骤：

原料的配备：所需原料单质的纯度都大于99％，按照名义成分进行配料。

母合金的熔炼：原材料放于坩埚内后，熔炼室真空度为5×10^-3Pa，在熔炼母合金以前先熔炼Ti锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，所有母合金熔炼4次以上。

甩带制备非晶条带：将熔炼得到的合金块的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成小块后放入石英管中，在氩气保护下用单辊甩带机制备非晶条带，甩带的最大线速度为40m/s。

纳米晶粉末的制备包括以下步骤：

(1)原料的配备：所需原料单质的纯度都大于99％，按照名义成分进行配料，放置于气雾化制粉设备的感应坩埚中；

(2)真空熔炼：抽真空并充入氩气保护，在感应加热下熔炼至合金溶液缓慢匀速倒入保温包中，同时充入高压氩气作为雾化介质；

(3)氩气雾化：合金溶液流在高压氩气流的冲击下，雾化成小液滴，最终冷却形成非晶合金粉末；工艺参数为：熔炼真空度小于1Pa，熔炼温度1200-1400℃，雾化压力20-45公斤，雾化介质为氩气；

(4)粉末筛分：对非晶合金粉末进行收取和筛分，筛选出400-500目的合金粉末。