[发明专利]一种拓宽铝基非晶初晶析出温度区间的方法

说明书

本发明公开了一种拓宽铝基非晶初晶析出温度区间的方法，其特征在于（1）以Al、Ni、Y、Co、La金属为原料，制备初晶型非晶合金成分；（2）采用四电极法测试熔体高温电阻率，得到熔体结构转变的温度区间；（3）利用带有红外比色测温的真空甩带炉，在特定的熔体温度下制备得到30μm厚的非晶薄带。与现有的方法相比，本发明能针对特定的非晶合金成分，通过熔体温度的精准确定，可以增大铝基非晶初晶析出温度区间，在高温590K‑600K时退火，在较长时间的保温过程中都只析出fcc‑Al，为后续制备Al基非晶纳米晶复合材料奠定基础。

技术领域

本发明涉及非晶材料领域，具体涉及一种通过选择熔体温度来拓宽铝基非晶初晶析出温度区间的方法。

背景技术

近年来，随着航空、航天及交通运输工具轻型化的快速发展，尤其是在国际油价飙升的大背景下，降能节耗，倡导低碳生活已成为时代主题，这使得对高强度低密度材料的研究和开发得到了高度重视，如Al 基非晶合金材料。其抗腐蚀性能和比强度极高，抗拉强度可达1000 MPa以上, 因而在轻质高强材料领域应用前景广阔。但是这些非晶合金体系的非晶形成能力非常弱，不易通过快速凝固的方法直接制备出块体非晶合金，尺寸上的劣势极大的限制了Al基非晶合金的发展。当通过合理的制备工艺形成Al基非晶-纳米晶复合材料，使得非晶基体上析出适量的纳米尺度fcc-Al颗粒时，不仅可以使材料的强度进一步提高（高达3200MPa），并且能保持良好的韧性。

通过部分晶化制 备复合 材料的方法，需要满足两个必要条件：第一，非晶态合金必 须是初 晶 型晶化，也就是 只析 出fcc-Al；第二，后 续的晶 化反 应与 初晶晶 化之间 有较 大的 温度 差。初晶型铝基非晶种类较多，针对一种特定的非晶成分，还未有相关的技术可以增大初晶晶化和第二晶化之间的温度差（ΔT_x），即初晶析出温度区间。本发明拟通过熔体温度的合理改变，制备出具有宽的ΔT_x，随后选择合适的退火温度，在较长时间的保温过程中都只析出fcc-Al，因此可以为后续获得合适的 fcc-Al 尺寸和体积分数的复合材料奠定基础。

发明内容

本发明在前期工作的基础上（advance material research ），将熔体结构转变与制备非晶结合起来，通过选择合适的熔体温度制备的非晶，增大其初晶晶化温度区间。

为了实现上述目的，本发明铝基非晶/纳米晶复合材料的制备方法如下：

（1）以Al、Ni、Y、Co、La金属为原料，按一定的原子比例制备不同成分的合金，放入真空电弧熔炼炉内熔炼得到母合金；

（2）将母合金破碎后，部分合金置于真空管式电阻炉内，采用四电极法测试熔体高温电阻率，得到熔体结构转变的温度区间；

（3）将部分母合金置于石英管内，利用带有红外比色测温的真空甩带炉，在特定的熔体温度下制备得到30mm厚的非晶薄带。

优选地，步骤(1)选择的成分为初晶型的铝基非晶合金成分。

优选地，步骤(2)的具体过程如下：破碎的母合金放入瓷舟中，采用四电极法测试，抽真空度为8×10^-2Pa后充入氩气，将炉温以5K/min的升温速率升至1673K，记录温度-电压曲线。

优选地，步骤(2)中测试熔体电阻率时，为了防止高温下电极与合金熔体反应，采用石墨电极与熔体接触，随后采用钨电极引出与设备连接。