[发明专利]一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的制备方法

说明书

本发明属于高性能镁合金技术领域，具体涉及一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的制备方法。

背景技术

在目前准晶镁合金的研究中发现，准晶镁合金具有低界面能、高强度高硬度的特点，但是其耐腐蚀性仍然不能满足需求。非晶合金由于没有晶界、位错等容易导致腐蚀的因素，其单一的、均匀的组织结构能够在腐蚀初期产生钝化膜，阻止腐蚀的进一步加重。

目前，申请号CN201310356833.7中国专利报道了一种非晶复合材料及其制备方法和应用。虽然制备出来非晶复合材料，但是以镍基非晶相为基体相的复合材料。本发明提供一种由准晶母合金制成的镁基非晶材料。

研究表明，由Mg-Zn-Gd准晶合金制备的非晶镁合金，兼有准晶和非晶镁合金的优异性能，具有较高的强度和耐腐蚀性能，为制备高强度二十面体准晶（I相）具有高硬度、良好的热力学稳定性、低摩擦系数、低界面能和耐蚀等特点以及与镁基体的良好的结合性。

发明内容

本发明利用准晶镁合金具有低的界面能、低的摩擦系数，耐高温、耐蚀耐磨等优异特点，制备出由准晶母合金形成的非晶镁合金。新制备的非晶镁合金既保留了准晶熔体的原子结构特点，为研究准晶镁合金的溶体结构提供了理论基础；又具有非晶镁合金的更耐蚀、组织均一等优异性能。

本发明同时提供上诉由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带镁合金的制备方法。在制备Mg-Zn-Gd准晶镁合金的基础上，通过控制快速凝固的工艺参数制备出非晶镁合金，该方法简单、容易操作。

本发明是通过以下方法实现的：

权利要求：

1、一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的技术及其特性，其特征在于，有以下质量百分含量为：Zn45.32~48.29%，Gd11.61~18.16%，余量为Mg。

2、根据权利要求1所述的非晶合金薄带，其特征在于，合金的微观形貌均匀、单一、没有任何晶体结构的典型图案。

3、根据权利要求1所述的由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带，其特征在于：薄带的宽度为3.05~5.02mm；厚度为24~220μm；长度为10~250cm；所述的宽度、厚度和长度均为试样的平均长度。

4、一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的技术及其特性，其特征在于：先制备Mg-Zn-Gd准晶母合金；熔炼Mg-Zn-Gd准晶母合金及快速凝固形成非晶合金薄带试样。

5、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的Mg-Zn-Gd准晶母合金，其组成按质量百分含量为：45.32~48.29%Zn，11.61~18.16%Gd，余量为Mg。

6、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备Mg-Zn-Gd准晶中间合金：

按配比准备好镁锭、锌锭和Mg-Gd中间合金为原料，将炉温升至710~720℃，把镁锭的放入石墨坩埚中，然后把粘土石墨坩埚放入充满SF₆-CO₂混合气体的电阻炉中，待镁锭熔化后加入Mg-Gd中间合金，最后在Mg-Gd中间合金熔化后加入锌锭，待锌熔化后保温15~30min，然后缓慢晃动石墨坩埚1~2min，放入炉中静置2~3min，浇入金属型模具中，获得成分均匀的Mg-Zn-Gd准晶中间合金；

2）熔炼Mg-Zn-Gd母合金及快速凝固形成非晶合金薄带试样

将Mg-Zn-Gd准晶母合金切割成小块，取5~25%石英管体积的试样，放入内径为8~16mm；下端圆形开口直径为0.4~0.8mm的玻璃管内，将石英玻璃管装配到高真空单辊旋淬设备；先用机械泵预抽低真空至5Pa以下，然后用分子泵抽高真空至1.0×10-3Pa以下，反充高纯氩气后，控制管内和腔内的气压差为0.04~0.10MPa；以200~3000r/min速度使周长为50cm铜棍转动起来，将母合金感应加热成500~720℃的合金熔体，利用气压差将合金熔体喷射到高速旋转的铜辊表面，瞬间凝固成型，即可得到合金淬态薄带。

7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的，步骤1）中原料纯锌锭、Mg-Gd中间合金和纯镁锭的质量百分比为：45.32~48.29%Zn，36.47~57.05%Mg~Gd中间合金，余量为镁锭。

本发明的特点及有益效果在于：

(1)本发明中的Mg-Zn-Gd准晶相具有准周期性排列，熔体内部具有原子团簇，能够为形成非晶合金提供合具有一定研究基础的母合金。