[发明专利]一种不含非金属元素的金基非晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种属于非晶合金材料领域，更具体地，涉及一种不含非金属元素的金基非晶合金及其制备方法。该金基非晶合金为金基非晶合金薄膜，所述金基非晶合金的成分至少包括Au元素、Al元素和V元素，所述金基非晶合金中Au元素的原子百分比不低于26％，且不高于52％；所述金基非晶合金中Al元素原子百分比不低于10％，且不高于40％；所述金基非晶合金中V元素的原子百分比不低于9％，且不高于40％。本发明提供的金基非晶合金所有组成元素均为金属元素，不含非金属元素，一方面保证合金具有较好的导热、导电性能，有利于拓展其应用范围；另一方面可根据混合法则较准确地预测合金的性能，适合作为科学研究的模型材料。

技术领域

本发明属于非晶合金材料领域，更具体地，涉及一种不含非金属元素的金基非晶合金及其制备方法。

背景技术

金及其合金具有良好的延展性、导电性、导热性、耐腐蚀性等优异性能，在电子、宇航、医疗、天文等领域获得广泛应用。金也是一种重要的贵金属元素，具有天然的美丽光泽、抗变色能力强，且生物相容性好，不会引起人体过敏，常被用来制作各种高档首饰。和晶态金合金相比，金基非晶合金由于其特殊的非晶态结构，具有相对更高的强度、硬度以及过冷液相区内良好的超塑性，非常适合用来制造微纳器件。

根据非晶合金形成理论，共晶成分的合金熔点相对较低，结晶温度Tm与玻璃转变温度Tg之差较小，形成非晶态合金的倾向较大。Au-Si二元相图存在较深的共晶谷，因此Au-Si二元合金以较快冷速冷却时有可能获得非晶态结构。1960年Duwez等将金属熔体喷溅到冷基板上急冷，成功制备出Au-Si非晶合金薄膜，这也是首次报道的非晶合金。此后，在Au-Si二元合金系基础上，通过添加元素改善合金的非晶形成能力，学者们又开发出Au-Cu-Si、Au-Cu-Ag-Si、Au-Cu-Pd-Si、Au-Cu-Sn-Si、Au-Ge-Si、Au-Pd-Ag-Cu-Si等金基非晶合金，其中部分成分可制备出尺寸达到毫米量级的非晶合金样品。目前，已开发金基非晶合金大多含有非金属元素(尤其是硅)，一方面影响了合金的导电、导热性，另一方面，采用混合法则根据组成元素的性质预测合金性质(如密度、弹性模量、熔点等)时，非金属元素的存在常常会导致较大的预测误差。因此，开发不含非金属元素的金基非晶合金具有实际应用和理论研究上的双重意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种不含非金属元素的金基非晶合金及其制备方法，其充分结合金基非晶合金的特点和需求，针对性对金基非晶合金成分进行选择，相应获得了一种不含非金属元素的金基非晶合金，其合金成分至少包括Au元素、Al元素和V元素；由此解决现有技术的金基非晶合金大多由于含有了非金属元素影响了该合金的导电、导热性以及非金属元素存在导致的合金性质预测误差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种不含非金属元素的金基非晶合金，该金基非晶合金为金基非晶合金薄膜，所述金基非晶合金的成分至少包括Au元素、Al元素和V元素，所述金基非晶合金中Au元素的原子百分比不低于26％，且不高于52％；所述金基非晶合金中Al元素原子百分比不低于10％，且不高于40％；所述金基非晶合金中V元素的原子百分比不低于9％，且不高于40％。。

优选地，所述金基非晶合金为Au-Al-V三元合金体系，其中各元素的原子百分比为：Au为30％～52％，Al为16％～40％，V为18％～40％；所述金基非晶合金薄膜的非晶形成临界厚度不小于1微米。

优选地，所述金基非晶合金的成分为Au₄₄Al₂₃V₃₃。

优选地，所述金基非晶合金成分中还包括Cr元素。

优选地，所述金基非晶合金为Au-Al-V-Cr四元合金体系，其中各元素的原子百分比分别为：Au为26％～44％，Al为10％～38％，V为9％～36％，Cr为17％～19％；所述金基非晶合金薄膜的非晶形成临界厚度不小于1微米。