[发明专利]一种Al-ETM-LTM-TE铝基非晶合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于非晶材料制备领域，具体涉及一种Al-ETM-LTM-TE多元铝合金及其制备方法。

背景技术

1965年，Predecki和Giessen等人首次通过熔体极冷法制备出了铝基非晶Al-Si。到1981年，Inoue等人成功制备出完全的非晶结构铝合金系Al-Fe-B和Al-Co-B，但这种成分的非晶因为非常脆并没有得到重视。之后又得到了非晶合金系列Al-Fe-Si，Al-Fe-Si，但仍然很脆，所以人们认为脆性是非晶铝合金的一种特征。然而1987年Inoue在Al-Ni-Si和Al-Ni-Ge合金系中得到了具有良好韧性的非晶，接着在Al-ETM-LTM系列三元合金系中制备得到了具有良好韧性的非晶铝合金系。

非晶铝合金因具有高的比强和优异的耐蚀等性能，在航天、航空、国防、运输、军用和民用装备等方面将发挥重要作用。近些年来，非晶铝合金作为一种新型的非晶合金引起材料研究者的普遍关注。目前制约铝基非晶合金应用的主要限制是非晶合金形成能力较弱，对其理论研究的不够深入和透彻，因此，仍无法制备较大尺寸的非晶铝合金，韧性良好的非晶铝合金的开发利用更是少之又少，生产成本高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种组分合理、工艺简单、便于工业化生产的铝基非晶合金材料及制备方法。

为达上述目的，本发明一种Al-ETM-LTM-TE铝基非晶合金，其各组分的原子百分比为：Al 85.0-94.0％，ETM 0.0-8.0％，LTM 0.0-8.0％，RE 0-1.0％，其中所述ETM为Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta或W，所述LTM为Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn，TE为微量元素，为B或Si。

其中所述铝基非晶合金组织具有急冷凝固组织，其凝固组织为完全均一的非晶态结构。

其中所述铝基非晶合金非晶带厚度为30-50um，宽为3-5mm，长为0.1-0.3m。

其中所述铝基非晶合金包括Al₈₈Ti₈Fe、Al₈₈Cr₈Co₄、Al₈₈V₈Ni₄和Al₈₈Nb₈Cu₄。

一种制备所述Al-ETM-LTM-TE铝基非晶合金的方法，包括以下步骤：

(1)、按合金最终各所述原子百分比称取各相应质量的金属单质；

(2)、在真空感应熔炼炉内放入所述各金属，熔炼过程反复进行5-9次，保证合金的熔化均匀，在Ar气保护下冷却为母合金锭；

(3)、将所述母合金锭放入石英管中，在Ar气保护下，用高频感应重熔后进行样品甩带，铜辊的线速度为35-50m/s，熔体的喷射温度为1273-1473℃，喷射压力为0.1-0.3MPa。

其中所述各金属原料纯度分别为Al≥99.99％、ETM≥99.99％、LTM≥99.99％、TE≥99.99％。

其中所述各金属加入所述真空感应熔炼炉前先进行机械打磨表面并依次采用无水正丁醇、丙酮、去离子水并在超声条件下交替清洗3次后风干待用。

其中所述各金属在所述真空感应熔炼炉中的叠放顺序为密度大的金属放上面层，熔化时熔体能够形成对流。

其中所述母合金锭在熔炼前先进行机械打磨去除其表面的氧化皮并反复采用无水正丁醇、丙酮和去离子水并在超声条件下进行清洗3次后风干待用。

本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：

(1)、本发明中，由于ETM、LTM和TE均为添加剂，可以强化铝的非晶形成能力，使一定的合金可以形成完全非晶组织；

(2)、本发明采用单辊甩带技术制备高纯的连续带材铝基非晶合金，冷却速度达到铝基非晶合金形成，利用此技术可以进行大量带材的连续生产，方法简单，操作便捷，适用于工业化生产；

(3)、本发明得到的铝基非晶合金材料韧性良好，表现出优异的耐蚀性能，适用于航天飞行器、飞机、导弹、船舶、军用和民用装备等设施的基材涂层。

附图说明