CN100376710C - 多孔块体非晶合金的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种多孔块体非晶合金的制备方法，其特征在于：将利用熔体旋转法制备的块体非晶合金条带加热到非晶合金的玻璃化转变温度T_g和晶化温度T_x之间，保温2-10分钟，在0.2-20MPa的压力下将条带加工成圆弧直径为100μm-3mm的波纹板或圆管，并在T_g和T_x之间的温度下把上述波纹板或圆管固化成块体材料，获得多孔块体非晶合金。其方法简单易于实现，制备获得的多孔材料孔隙率可以设计，材料的结构和性能均匀。

Description

多孔块体非晶合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种多孔块体非晶合金的制备方法，具体地讲，本发明涉及采用塑性加工和固化技术制备多孔块体非晶合金的方法。

背景技术

块体非晶合金具有高强度、高硬度、高耐腐蚀性以及良好的电磁、贮能特性，因此块体非晶合金的开发和利用得到了材料工作者的广泛关注。由于它们在重新加热到过冷液体温度区间(介于玻璃化转变温度Tg和晶化温度Tx之间的温度区间)时具有独特的流变特性(也有研究者认为是超塑行为)，它们为微米/纳米尺寸零件的加工提供了新的途径。由于金属及其合金材料适应性强、应用范围广，材料研究工作者一直在探索提高金属材料比强度的有效途径。多孔金属材料由于具有孔隙率高、强度达到一定水平、阻尼特性优良、可以作为各种催化剂的载体等特性，因而得到了足够的重视。但是目前制备的多孔金属材料绝大多数采用晶体材料为基材，提高材料比强度的余地较小。因此，采用高强度的块体非晶合金为基材制备多金属材料具有重要意义。

在多孔块体非晶合金的制备方面，目前研究和报道较少，主要是非晶合金的制备本身就在一定程度上受到尺寸的限制。Brothers等人在2005年(第52卷)Scripta Materialia上报道了采用渗流铸造方法制备多孔Zr基块体非晶合金。然而，由于该文献中所采用的预烧结块(Sintered patterns)制作过程复杂，且在溶出过程中可能对多孔非晶合金具有腐蚀作用，同时预烧结块的存在会影响非晶形成能力、孔隙的尺寸和形状也受到预烧结块中颗粒的尺寸和形状的影响，因此探讨制备多孔块体非晶合金的新型方法十分必要。本发明采用塑性加工和热固化技术相结合制备多孔块体非晶合金，目前尚没有这方面的报道。

发明内容

本发明提出一种多孔块体非晶合金的制备方法，其方法简单易于实现，制备获得的多孔材料孔隙率可以设计，材料的结构和性能均匀。

其特征在于：利用目前已经成熟的熔体旋转法制备块体非晶合金条带，并将其在加热的情况下加工成波纹板或圆管，然后将波纹板或圆管固化成块体材料，获得多孔块体非晶合金。具体而言为将采用熔体旋转法制备块体非晶合金条带加热到该非晶合金的玻璃化转变温度T_g和晶化温度T_x之间的温度，保温2-10分钟，温度越高保温时间越短。在0.2-20MPa的压力下，通过成型模具的引导将条带压制成圆弧直径为100μm-3mm的波纹板或卷成直径为100μm-3mm的圆管，并将条带连成圆管的接头处通过塑性变形连接在一起，然后在T_g和T_x之间在0.2-20MPa的应力下把上述波纹板或圆管固化成块体材料。由于波纹板之间或圆管内部的空腔和相邻圆管之间的空隙在材料固化以后就保留在上述块体材料中，同时由于加工温度一直低于T_x，上述加工过程中块体非晶合金的晶化可以得到有效控制，这样就获得了多孔块体非晶合金。

本发明具有如下优点：

1、在深过冷液体温度区间对块体非晶合金条带进行塑性变形，可以利用非晶合金的超塑特性，使变形过程的压力很小、时间很短，非常容易实现。

2、利用熔体旋转法制备的条带制备波纹板或圆管，不仅使管壁薄，而且为非晶合金条带的应用提供了较好的方向。

3、采用波纹板或圆管固化法制备多孔材料，固化温度低，不存在其它方法制备多孔材料时出现的反应不完全或填充剂退出不完全等问题。

4、可以制备不同尺寸和形状的制品，所获得的多孔材料孔隙率可以设计，材料的结构和性能均匀。

5、对于具有深过冷液体温度区间的非晶合金都可以采用该方法制备多孔非晶合金，技术适应性强。

总之，通过本发明可以成功地制备多种多孔块体非晶合金。

附图说明

图1为通过本发明提供的技术制备的Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀多孔块体非晶合金X射线衍射图谱。

图2为Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀多孔块体非晶合金的照片。

具体实施方式

实施例1

在单辊旋淬设备上，采用熔体旋转法制备Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀块体非晶合金条带，所得条带平均厚度约为30μm。将条带加热到160℃(Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀非晶合金的玻璃化转变温度T_g约为145℃，晶化温度T_x约为204℃)，保温8分钟后采用成型模具将条带卷成直径为1mm的圆管，成型应力约5MPa，同时在上述温度下通过塑性变形将条带连成圆管的接头处连接在一起。在室温条件下将圆管轴向平行紧密堆放，并用1MPa左右的应力对上述非晶合金圆管进行预成形，然后在160℃经1h固化成块体多孔材料。经检测，所获得的多孔块体非晶合金没有发生任何晶化，材料的孔隙率为90％。所制备的Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀多孔块体非晶合金的X射线衍射谱如图1，金相照片如图2所示。

实施例2

采用熔体旋转法制备Mg₆₅Cu₂₅Y₁₀块体非晶合金条带，所得条带平均厚度约为30μm。将上述条带加热到180℃，保温3分钟后在成型模具中将条带卷成直径约为500μm的圆管，成型应力约0.5MPa，同时在上述温度下通过塑性变形将条带连成圆管的接头处连接在一起。在室温条件下将圆管轴向平行紧密堆放，并用1MPa左右的应力对上述非晶合金圆管进行预成形，然后在150℃经2h固化成块体材料。经检测，所获得的多孔块体非晶合金没有发生晶化，材料的孔隙率为88％左右。

实施例3

采用熔体旋转法制备厚度为25μm的Zr_41.25Ti_13.75Ni₁₀Cu_12.5Be_22.5块体非晶合金条带。Zr_41.25Ti_13.75Ni₁₀Cu_12.5Be₂₂非晶合金的玻璃化转变温度T_g约为363℃，晶化温度T_x约为437℃。将上述条带加热到380℃，保温8分钟后在成型模具约18MPa的应力作用下将条带压成圆弧直径约为1mm的波纹板。在室温条件下将波纹板沿大平面方向平行紧密堆放，并用1MPa左右的压力对上述非晶合金波纹板进行预成形，然后在370℃经2h固化成块体多孔材料。经检测，所获得的多孔块体非晶合金没有发生晶化，材料的孔隙率为92％左右。

实施例4

采用熔体旋转法制备厚度为20μm的Cu₄₃Zr₄₃Al₇Ag₇块体非晶合金条带。Cu₄₃Zr₄₃Al₇Ag₇非晶合金的玻璃化转变温度T_g约为449℃，晶化温度T_x约为521℃。将上述条带加热到480℃，保温5分钟后在成型模具约10MPa的应力作用下将条带压成圆弧直径约为1mm的波纹板。在室温条件下将波纹板沿大平面方向平行紧密堆放，并用1MPa左右的压力对上述非晶合金波纹板进行预成形，然后在460℃经2h固化成块体多孔材料。经检测，所获得的多孔块体非晶合金没有发生晶化，材料的孔隙率为94％左右。

Claims (2)

1.一种多孔块体非晶合金的制备方法，其特征在于：将利用熔体旋转法制备的块体非晶合金条带加热到非晶合金的玻璃化转变温度T_g和晶化温度T_x之间，保温2-10分钟，在0.2-20MPa的压力下将条带加工成圆弧直径为100μm-3mm的波纹板或直径为100μm-3mm的圆管，并在T_g和T_x之间的温度下把上述波纹板或圆管固化成块体材料，获得多孔块体非晶合金。

2.根据权利要求1所述的一种多孔块体非晶合金的制备方法，其特征在于：上述圆管采取将条带连成圆管的接头处通过塑性变形连接在一起。

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