[发明专利]一种非晶合金密度的调控方法

说明书

本发明公开一种非晶合金密度的调控方法，所述方法包括：非晶合金熔体平均原子配位数的计算步骤：计算不同温度下非晶合金熔体的平均原子配位数，获得平均原子配位数随温度变化的计算结果；对合金熔体进行过热处理步骤：根据所述计算结果选择需要的平均原子配位数，将与所选择的平均原子配位数相对应的温度确定为合金熔体的过热处理温度，在所述过热处理温度下对所述合金熔体进行保温，得到过热处理后的合金熔体；快速凝固步骤：将所述过热处理后的非晶合金熔体进行快速凝固，得到非晶态固体合金。本发明提开创了非晶合金微观结构设计和制备的新理念和新方法，具有实施简便、效率高、成本低、可操控性和重复性强、技术可靠性高等特点。

技术领域

本发明涉及一种金属功能材料制备技术领域，特别涉及一种非晶合金密度的调控方法。

背景技术

合金熔体包含了大量尺寸非常小的原子团簇，原子团簇由中心原子和围绕中心原子的一些近邻原子构成，因此，原子团簇的结构特点取决于围绕中心原子的近邻原子数目的多少。围绕中心原子的近邻原子数目被习惯地称为配位数，随着配位数的变化，原子团簇的几何尺寸和几何形状都会发生相应的变化，原子团簇结构随配位数变化的特点是，配位数越大，原子团簇的几何对称性越高，几何尺寸也相应地增大。随着原子团簇几何对称性的升高，原子团簇中原子排列的更加紧密，因此，不同配位数的原子团簇对应不同的原子空间堆积密度，配位数的增加导致原子团簇的原子空间堆积密度增大，提高了合金熔体的密度。采用高速冷却方式使熔体过冷凝固得到的非晶态固体合金保留了熔体的原子团簇结构特征，因为合金熔体在急冷凝固过程中，原子来不及扩散和重新排列形成长程有序的晶体结构，保留在固体合金中只有合金熔体的长程无序、短程有序的原子团簇结构，因此原子团簇是构成非晶合金的基本单元。作为合金熔体的基本结构单元，原子团簇结构类型决定了合金熔体的密度。由于合金熔体在急冷凝固的过程中密度随温度变化很小，合金熔体的原子团簇结构类型同时也是决定非晶态固体合金密度的关键因素。在确定的合金成份情况下，原子团簇的配位数越大，非晶态固体合金的密度也越大。原子团簇结构既决定了非晶态固体合金的密度，也决定了非晶态固体合金的局域性电子能带结构，所以非晶态固体合金的密度与局域性电子能带结构密切相关，不同密度的非晶态固体合金对应着不同的局域性电子能带结构。由于非晶态合金的宏观性质都取决于其电子能带结构，当非晶态固体合金的密度发生变化时，则其宏观性能必然发生相应的变化，所以对非晶态固体合金密度进行调控是优化非晶态固体合金宏观性能的一个有效途径。

合金熔体密度不但与合金成份有关，还与原子团簇结构密切相关。虽然非晶态固体合金密度与其宏观性能关系密切，是实现非晶态固体合金宏观性能调控的有效途径之一，然而由于合金熔体的特殊性，目前还没有实验技术方法能够直接调控合金熔体的密度，进而实现利用非晶态固体合金密度对宏观性能的调控。

发明内容

针对现有技术的局限性，本发明的目的在于提供一种非晶合金密度的调控方法。本发明能够通过改变非晶合金熔体的过热处理温度来调控非晶合金的密度，达到调控非晶合金性能的目的。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

由于宏观性能对非晶态固体合金密度具有高度的依赖性和敏感性，调控非晶合金密度是提高非晶态固体合金性能的重要途径之一，但目前对于调控非晶合金密度仍然缺乏有效的工艺技术方法，已成为非晶合金领域未能解决的关键且重要科学技术问题之一。无法有效调控非晶合金密度的主要原因是缺乏调控合金熔体密度的方法。由于缺乏调控熔体密度的技术方法，因此无法将所需要的熔体密度凝固到非晶态固体合金。建立调控非晶态固体合金密度的工艺方法既是满足重要的非晶态合金薄带材料研究和工程化生产的关键性技术，而且还是研发高性能非晶合金薄带材料急需的重要技术。