[发明专利]一种无氧化膜残留纳米晶铝合金及其制备方法

说明书

本发明属于高强度纳米晶铝合金技术领域，公开了一种无氧化膜残留纳米晶铝合金及其制备方法。所述无氧化膜残留纳米晶铝合金，其成分包括Al、Gd、Ni和Co元素或Al、Nd、Ni和Fe金属元素；所述无氧化膜残留纳米晶铝合金是将包含Al、Gd、Ni和Co元素的纳米晶铝合金或包含Al、Nd、Ni和Fe金属元素的纳米晶铝合金进行热压得到。方法：先将铝基非晶合金粉末在保护性氛围中升温至400～550℃进行晶化处理，获得纳米晶铝合金粉末；再将纳米晶铝合金粉末在400～500℃下进行热压，获得无氧化膜残留纳米晶铝合金。本发明的纳米晶铝合金无氧化膜残留，致密度高，并具有优异的高温强度稳定性。

技术领域

本发明属于高强度纳米晶铝合金技术领域，具体涉及一种无氧化膜残留纳米晶铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金具有比强度高、密度低、耐腐蚀性能优良以及易回收等优点，广泛应用于航空航天、交通运输等领域。但是随着这些领域的快速发展，对铝合金材料强度和综合性能都提出了更高的要求。纳米晶铝合金由于具有高强度、高比强度和良好的摩擦磨损性能，在航空航天、交通运输等领域有着良好的应用前景。

近些年来基于铝基非晶合金体系制备纳米晶铝合金得到了迅速发展，这些新型铝合金不仅具有制备工艺简单、界面清洁、晶粒度易于控制等优点，而且具有超高的强度(1000MPa)，使得铝合金的强度达到了GPa级别，被认为是下一代先进高强度轻合金材料的重要替代者[Al-based alloys containing amorphous and nanostructured phases,Rev.Adv.Mater.Sci.18(2008)169–172]。这些高强度铝合金通常采用快速凝固工艺和粉末冶金工艺制备。由于铝基合金的非晶形成能力差，采用快速凝固工艺获得的样品尺寸极其有限，一般铸锭直径小于2mm。而粉末冶金工艺在基于非晶晶化法的基础上，可以获得大尺寸、近净成形的纳米晶铝合金，是目前制备块体纳米晶铝合金的主要方法。然而，由于粉末表面存在氧化膜，而且在粉末冶金工艺中难以消除，导致粉末冶金工艺制备的纳米晶铝合金内部粉末的结合处存在大量残留氧化膜，严重恶化纳米晶铝合金的力学性能，限制了它们在工业中的应用。

发明内容

本发明的首要目的在于针对现有粉末冶金工艺制备纳米晶铝合金的不足之处，提供一种无氧化膜残留纳米晶铝合金。

本发明的另一目的在于提供一种去除纳米晶铝合金内部残留氧化膜的制备方法，获得粉末之间无残留氧化膜、微观组织均匀、高致密的纳米晶铝合金。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种无氧化膜残留纳米晶铝合金，其成分包括Al、Gd、Ni和Co元素或Al、Nd、Ni和Fe金属元素；

所述无氧化膜残留纳米晶铝合金是将包含Al、Gd、Ni和Co元素的纳米晶铝合金或包含Al、Nd、Ni和Fe金属元素的纳米晶铝合金进行热压得到。

所述Al、Gd、Ni和Co金属元素的原子百分比为(80～90)％:(3～8)％:(3～8)％:(1～5)％，优选为85:6:6:3。

Al、Nd、Ni和Fe金属元素的原子百分比为(80～90)％:(3～8)％:(3～8)％:(1～5)％。

所述无氧化膜残留纳米晶合金的微观结构具有纳米尺度化合物和纳米晶铝，纳米尺度化合物均匀分布在纳米晶铝中，其中纳米尺度化合物的体积分数为40～80％，纳米晶铝的体积分数为20～60％。所述纳米尺度化合物为Gd、Ni和/或Co元素与Al组成的合金，或者Nd、Ni和/或Fe与Al组成的合金。

如：纳米尺度化合物为Al₁₉Gd₃Ni₅，Al₃Gd和Al₉Co₂。纳米尺度化合物尺寸在100纳米以下，纳米晶铝晶粒在50～150纳米。