CN100386465C - 一种高延韧性二元块体非晶合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高延韧性二元块体非晶合金及其制备方法属于非晶态金属材料领域，特别涉及块体非晶合金，是一种具有高强度、高延韧性和很好耐蚀性能的非晶合金材料。其特征在于，其化学成分组成为：Pd：79-81at%；Si：21-19at%。其制备方法是采用玻璃包覆介质提纯工艺提纯合金，然后进一步冷却制备得到所述二元块体非晶合金材料。该材料具有约70-80%的压缩塑性变形能力、约1200MPa的屈服强度、极佳的耐蚀性能和储氢性能，在众多领域拥有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于非晶态金属材料领域。特别涉及块体非晶合金，是一种具有高强度、高延韧性和很好耐蚀性能的非晶合金材料。
背景技术
块体非晶合金是最近10余年开发出的具有很多特殊优异性能的新型合金材料，但具有高强度的块体非晶合金材料的拉伸变形和压缩变形量均小于约2％，使该类材料的应用收到限制。开发出具有较大延性变形能力的新型块体非晶合金意义十分重大。这将大大增加该合金材料的变形加工成型能力和应用的安全性。目前压缩性能优于22％的非晶合金的尚未见公开报道。
发明内容
本发明提出了一种具有高强度和高塑性变形能力的新型块体非晶合金材料。该材料具有约70-80％的压缩塑性变形能力、约1200MPa的屈服强度、极佳的耐蚀性能和储氢性能。由于该材料的具有上述特殊的优异性能，使该合金在众多领域有良好的应用前景。
本发明所提出的块体非晶合金材料，其特征在于，其化学成分组成为：Pd：79-81 at％；Si：21-19at％，所述二元块体非晶合金具有70-80％的压缩塑性变形量。
该合金的制备方法，其特征在于，按照化学成分配比Pd：79-81at％；Si：21-19at％，采用玻璃包覆介质提纯工艺提纯合金，然后进一步冷却制备得到具有70-80％的压缩塑性变形量的二元块体非晶合金材料，含有以下步骤：
1)母合金熔炼：采用真空合金熔炼方法将按合金成分配比的高纯Pd和Si原料熔炼成母合金锭；
2)将玻璃包覆介质在高于熔点温度的条件下熔化成液体；
3)在真空条件下将玻璃包覆介质在高于其熔点100度以上的条件下提纯1小时以上，并且熔融态玻璃包覆介质液体要达到纯净、没有气泡的状态；
4)在真空条件下将合金锭加入熔融玻璃包覆介质中，将温度升高至高于合金熔点100度的温度条件下保温提纯，在提纯过程中，多次将合金熔体冷却直至凝固，并再次升温至提纯温度，若合金在凝固后再次升温熔化时，不产生气泡，则可结束提纯过程；
5)将提纯后处于熔融状态的合金熔体冷却得到Pd基大块非晶合金。
所述第2)步将玻璃包覆介质在高于熔点温度的条件下熔化成液体是在石英管或合金熔炼用坩锅中进行的。
所述第4)步所述的合金的总的提纯时间为2～10小时。
所述第5)步所述的冷却方法是将提纯后处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起慢冷至室温。
所述第5)步所述的冷却方法是将提纯后处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起水淬至室温。
所述第5)步所述的冷却方法是将提纯后处于熔融状态的合金熔体先凝固，然后将提纯的合金在真空条件下再次熔化后快速凝固或铸入金属模。
所述玻璃包覆介质是无水玻璃包覆介质。
实验证明，采用本方法制备的块体非晶合金材料，具有很高的压缩塑性变形能力、屈服强度，以及较好的耐蚀性能和储氢性能，达到了预期的目的。
具体实施方式：
制备工艺过程如下：
1)母合金熔炼：采用真空合金熔炼方法将按合金成分配比的高纯Pd和Si原料(大于99.5％)熔炼成母合金锭。
2)实施方式：
(1)采用石英管或合金熔炼用坩锅为合金熔炼容器，将玻璃包覆介质在高于熔点温度的条件下熔化成液体。
(2)在真空条件下将玻璃包覆介质在高于其熔点100度以上的条件下提纯1小时以上，且熔融态玻璃包覆介质液体应达到纯净、没有气泡的状态。
(3)在真空条件下将合金锭加入熔融玻璃包覆介质中，然后将温度升高至约高于合金熔点100度的温度条件下保温提纯。并且在提纯过程中，数次将合金熔体冷却直至凝固，然后再次升温至提纯温度，若合金在凝固后再次升温熔化时，不产生气泡，则可结束提纯过程。提纯时间长短与可合金尺寸大小有关，合金尺寸较小时提纯时间短一些，合金尺寸大一些时提纯时间长一些。
(4)任意采用下述三种方法之一制备出尺寸大于约3mm的Pd基大块非晶合金：
1>将提纯后处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起慢冷至室温。
2>将提纯后处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起水淬至室温。
3>将提纯后处于熔融状态的合金熔体先凝固，然后将提纯的合金在真空条件下再次熔化后快速凝固或铸入金属模。
实施例1：制备高延性80at％Pd-20at％Si大块非晶合金
(1)采用石英管为合金熔炼容器，在氩气保护条件下将按成分配制的合金原料熔化制备出母合金。
(2)将无水B2O3包覆介质装入石英管，在900度条件下熔化成液体。然后在真空条件下将包覆介质在约1000度条件下提纯1小时，使包覆介质达到纯净、无气泡状态。
(3)在真空条件下将合金锭加入熔融包覆介质中，约1200度提纯，在提纯过程中降温凝固约5次，并在再次熔化时没有气泡出现，总的提纯时间约6小时(可根据合金尺寸大小适当增减提纯时间)。
(4)将处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起慢冷至室温，可制备尺寸大于5mm的Pd基大块非晶合金；将处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起水淬至室温，可制备尺寸大于5mm的Pd基大块非晶合金或φ3.6mm的块体非晶合金；也可将提纯后的合金再次真空条件下熔化并铸入铜模中得到约φ4mm的块体非晶合金。
(5)经测试，制备的Pd基大块非晶合金具有高于70％的压缩延性，工程屈服强度高于1300MPa。
实施例2：制备高延性81at％Pd-19at％Si大块非晶合金
(1)采用石英管为合金熔炼容器，在氩气保护条件下将按成分配制的合金原料熔化制备出母合金。
(2)将无水B2O3包覆介质装入石英管，在900度条件下熔化成液体。然后在真空条件下将包覆介质在约1000度条件下提纯2小时，使包覆介质达到纯净、无气泡状态。
(3)在真空条件下将合金锭加入熔融包覆介质中，1150度在提纯约8小时。在提纯过程中降温凝固约5次，并在再次熔化时没有气泡出现(可根据合金尺寸大小适当增减提纯时间)。
(4)将处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起慢冷至室温，可制备尺寸大于5mm的Pd基大块非晶合金；将处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起水淬至室温，可制备尺寸大于5mm的Pd基大块非晶合金或φ3.6mm的块体非晶合金；也可将提纯后的合金再次真空条件下熔化并铸入铜模中得到约φ4mm的块体非晶合金。
(5)制备的Pd基大块非晶合金建具有高于80％的压缩延性，屈服强度高于1200Mpa。
实施例3：高延性82at％Pd-18at％Si大块非晶合金
(1)采用石英管为合金熔炼容器，在氩气保护条件下将按成分配制的合金原料熔化制备出母合金。
(2)将无水B2O3包覆介质装入石英管，在900度条件下熔化成液体。然后在真空条件下将包覆介质在约1000度条件下提纯2小时以上，使包覆介质达到纯净、无气泡状态。
(3)在真空条件下将合金锭加入熔融包覆介质中，1100度在提纯约6小时。在提纯过程中降温凝固约5次，并在再次熔化时没有气泡出现(可根据合金尺寸大小适当增减提纯时间)。
(4)将处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起慢冷至室温，可制备尺寸大于5mm的Pd基大块非晶合金；将处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起水淬至室温，可制备尺寸大于5mm的Pd基大块非晶合金或φ3mm的块体非晶合金；也可将提纯后的合金再次真空条件下熔化并铸入铜模中得到约φ4mm的块体非晶合金。
(5)制备的Pd基大块非晶合金建具有高于75％的压缩延性，屈服强度高于1200MPa。
Claims (8)
1.一种高延韧性二元块体非晶合金，其特征在于，其化学成分组成为：
Pd：79-81at％；Si：21-19at％，所述二元块体非晶合金具有70-80％的压缩塑性变形量。
2.如权利要求1所述的一种高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，按照化学成分配比Pd：79-81at％；Si：21-19at％，采用玻璃包覆介质提纯工艺提纯合金，然后进一步冷却制备得到具有70-80％的压缩塑性变形量的二元块体非晶合金材料，含有以下步骤：
1)母合金熔炼：采用真空合金熔炼方法将按合金成分配比的高纯Pd和Si原料熔炼成母合金锭；
2)将玻璃包覆介质在高于熔点温度的条件下熔化成液体；
3)在真空条件下将玻璃包覆介质在高于其熔点100度以上的条件下提纯1小时以上，并且熔融态玻璃包覆介质液体要达到纯净、没有气泡的状态；
4)在真空条件下将合金锭加入熔融玻璃包覆介质中，将温度升高至高于合金熔点100度的温度条件下保温提纯，在提纯过程中，多次将合金熔体冷却直至凝固，并再次升温至提纯温度，若合金在凝固后再次升温熔化时，不产生气泡，则提纯过程结束；
5)将提纯后处于熔融状态的合金熔体冷却得到Pd基大块非晶合金。
3.如权利要求2所述的高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，所述第2)步将玻璃包覆介质在高于熔点温度的条件下熔化成液体是在石英管或合金熔炼用坩锅中进行的。
4.如权利要求2所述的高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，所述第4)步所述的合金的总的提纯时间为2～10小时。
5.如权利要求2所述的高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，所述第5)步所述的冷却方法是将提纯后处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起慢冷至室温。
6.如权利要求2所述的高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，所述第5)步所述的冷却方法是将提纯后处于熔融状态的合金熔体和周围的包覆介质一起水淬至室温。
7.如权利要求2所述的高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，所述第5)步所述的冷却方法是将提纯后处于熔融状态的合金熔体先凝固，然后将提纯的合金在真空条件下再次熔化后快速凝固或铸入金属模。
8.如权利要求2所述的高延韧性二元块体非晶合金的制备方法，其特征在于，所述玻璃包覆介质是无水玻璃包覆介质。
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| CN1006377B (zh) * | 1985-03-29 | 1990-01-10 | 标准石油公司 | 可逆式储氢用的改进的非晶态金属合金材料 |
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| 块体Pd82Si18非晶合金的制备及晶化行为研究. 浦健，王敬丰.华中科技大学学报（自然科学版），第31卷第4期. 2003 |
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