[发明专利]一种Al-Ni-Er-Co-La铝基非晶合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶合金材料及其制备方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

铝合金在日常的生产和生活中有着广泛的应用，尤其是近些年来随着社会日益依赖的矿石能源的枯竭和由CO₂引起的全球范围内“温室”效应的加剧，人们环保节能减排意识日益增强，因此对汽车、飞机、轮船、卫星等运载工具轻型化提出了迫切的要求，这使得低密度、高强度轻质铝合金的研究和开发出现了一个高潮。作为一种新型的铝合金，铝基非晶合金自20世纪90年代出现以来就以其高的比强度，良好的耐蚀性和优异的耐磨性能受到科研人员的广泛关注。研究表明，含Al原子百分比为84～86％的非晶合金，其抗拉强度强度可达1000MPa，超过晶体材料中的超高强铝合金700MPa的数量级，是一般传统铝合金抗拉强度的2～4倍。

然而在惊诧于铝基非晶合金优异性能的同时，科研人员也发现铝基非晶合金仍然存在一些不可回避的问题——脆性问题和尺寸问题。首先，铝基非晶合金与多数其他体系非晶合金一样，在变形过程中表现出明显的脆性，应变量为2％左右时即发生脆性断裂。其次，铝基非晶合金的临界尺寸基本都在微米级别，只能制备成条带和丝状样品。衡量非晶形成能力最直接的方法之一是测量非晶合金的临界尺寸(厚度或直径)。非晶合金的临界尺寸越大，也就意味着该合金的非晶形成能力越强。尺寸无法突破则意味着铝基非晶合金在实际工程应用受到严重的制约。近年来，研究人员尝试了很多提高非晶合金玻璃形成能力的方法，如微合金化，寻找深共晶点等，这些对多数具有强玻璃形成能力的非晶合金的成分设计具有一定的指导意义，然而并不适用于铝基非晶合金。因此，提高铝基非晶的玻璃形成能力和临界尺寸，改善铝基非晶塑性变形能力是是目前亟待解决的重点问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有非晶形成能力良好，抗压强度高和塑性良好的Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶合金材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶态合金材料，所述合金材料中各组分的摩尔原子含量百分比如下：

Al：80-90％，

Ni：1-8％，

Co：0.5-3％，

La：0.5-3％，

Er：1-6％。

本发明的一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶态合金材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：配料

将金属Al、Ni、Co、La、Er进行氧化皮脱离和清洗后，将下述原子含量百分比换算为质量百分比后进行配料并混合，得到母合金原料；

Al：80-90％，

Ni：1-8％，

Co：0.5-3％，

La：0.5-3％，

Er：1-6％；

第二步：制备母合金

在以钛为吸氧剂，以氩气为保护气的条件下，将第一步配好的母合金原料采用电弧熔炼3～6次以保证合金成分均匀，然后在氩气气氛保护下自然冷却至室温，得到熔炼均匀的母合金；

第三步：喷铸制得非晶合金

将第二步制得的母合金进行氧化皮脱离处理并清洗后，在真空度低于2.5×10^-3Pa环境条件下充入氩气保护气后，将母合金加热重熔至1100-1400K，待母合金完全熔化后，将母合金熔体喷射到内径小于1mm的铜模内，自然冷却至室温，得到非晶合金样品。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提出的一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶态合金，合金成分成本低，制备方法简单，可以采用工业纯金属Al、Ni、Co、Er和La作为原料。

(2)本发明提出的一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶态合金，非晶形成临界尺寸为1mm，远高于传统Al基非晶合金的100～800μm的非晶形成临界尺寸范围。

(3)本发明提出的一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶态合金，抗压强度高达1525MPa，将铝基非晶合金的强度提高了30％，是一般传统铝合金强度的3～6倍。

(4)本发明提出的一种Al-Ni-Er-Co-La系铝基非晶态合金，断裂应变量高达8％，具有良好的塑性变形能力，使其在形成轻质铝合金材料领域具有广阔的应用前景。

附图说明