CN106244999B - 一种块体无定形合金的制备方法 - Google Patents

一种块体无定形合金的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106244999B
CN106244999B CN201610750125.5A CN201610750125A CN106244999B CN 106244999 B CN106244999 B CN 106244999B CN 201610750125 A CN201610750125 A CN 201610750125A CN 106244999 B CN106244999 B CN 106244999B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
amorphous alloys
bulk amorphous
temperature
annealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610750125.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106244999A (zh
Inventor
张为凤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong one choice Industrial Design Co., Ltd.
Original Assignee
Nantong One Choice Industrial Design Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong One Choice Industrial Design Co Ltd filed Critical Nantong One Choice Industrial Design Co Ltd
Priority to CN201610750125.5A priority Critical patent/CN106244999B/zh
Publication of CN106244999A publication Critical patent/CN106244999A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106244999B publication Critical patent/CN106244999B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment
    • C23C14/5813—Thermal treatment using lasers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种块体无定形合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）溅射熔融合金：提供既定要形成的块体无定形合金的多组分金属靶材，进行高温熔融溅射，所述高温熔融的温度高于熔融温度（Tm），得到熔融态合金；（2）激光退火：将所述熔融态合金平铺为2mm厚的合金膜，利用激光器进行点退火，得到玻璃态合金；（3）快速冷却：利用快速冷却技术对玻璃态合金进行冷却，最终得到块体无定形合金。

Description

一种块体无定形合金的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体新材料领域，具体涉及一种块体无定形合金的制备方法。
背景技术
块体凝固型无定形合金或块体金属玻璃(“BMG”)为最近开发的一类 金属材料。这些合金可以以相对较慢的速率凝固和冷却，并且它们在室温 下保持无定形的非结晶（即，玻璃态）状态。无定形合金具有许多比其晶态对应物优越的特性。然而，如果冷却速率不够快，则晶体可能在冷却期 间形成于合金内部，使得无定形状态的有益效果可能丧失。例如，制造块体无定形合金部件的一个挑战在于由缓慢冷却或合金原材料中的杂质所导 致的部件的局部结晶。由于在BMG部件中可能需要较高程度的非晶度（并 且相反地，较低程度的结晶度），因此需要开发用于铸造具有受控量的非 晶度的BMG部件的方法。
美国专利No.7,575,040公开了Zr--Ti--Ni--Cu--Be族VIT-001系列的块体凝固型无定形合金的粘度-温度关系，在形成无定形固体期间，不存在块体凝固型无定形金属的明显液体/固体转变。随着过冷却逐渐扩大，熔融的合金变得越来越粘，直至其在大约玻璃化转变温度处接近固体形式。因此，块体凝固型无定形合金的凝固前沿的温度可为大约玻璃化转变温度，此处出于拔出经淬火的无定形片材产品的目的，合金将实际上充当固体。
美国专利No.7,575,040公开了块体凝固型无定形合金的时间温度转变(TTT)冷却特性，与常规金属一样，块体凝固型无定形金属在冷却时不会经历液体/固体结晶转变。相反，随着温度降低（接近玻璃化转变温度Tg），在高温（接近“熔融温度”Tm）下发现的高度流体化的非晶态形式金属变得更粘，最终呈现常规固体的外在物理特性。
发明内容
本发明提供一种块体无定形合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）溅射熔融合金：提供既定要形成的块体无定形合金的多组分金属靶材，进行高温熔融溅射，所述高温熔融的温度高于熔融温度（Tm），得到熔融态合金；
（2）激光退火：将所述熔融态合金平铺为2mm厚的合金膜，利用激光器进行点退火，所述点退火即为利用激光器的激光束进行点状局部扫描，扫描时，只是对激光束对准的合金膜进行局部退火，逐行扫描，最终扫描完整个合金膜，得到玻璃态合金；
（3）快速冷却：利用快速冷却技术对玻璃态合金进行冷却，最终得到块体无定形合金。
其中，所述溅射在真空环境或惰性气体保护下进行。
其中，其特征在于，所述激光束加热温度为0.8倍的玻璃转化温度（0.8Tg）至1.2倍的玻璃转化温度（1.2Tg），扫描速度为5mm/min。
其中，所述快速冷却为上百万度每秒的级别上的快速冷却。
其中，所述合金完全不含镍、铝、钛、铍、或它们的组合。
其中，所述块体无定形合金具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,A1,Si,B)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。优选的，以原子百分比计，a在30至75的范围内，b在5至60的范围内，并且c在0至50的范围内。
本发明的有益效果：本发明利用先熔融，再激光局部退火，最后进行快速冷却的方式形成块体无定形合金，能够很好的将无定形态锁在合金中，减少结晶态的出现，保证了块体无定形金属的优良的性质。
附图说明
图1为本发明制备块体无定形合金的流程图。
具体实施方式
“无定形”或“非晶态固体”是缺乏作为晶体特性的晶格周期性的固 体。如本文所用，“无定形固体”包括“玻璃”，其是在加热时通过玻璃 化转变而软化并转变成类液体状态的无定形固体。一般来讲，尽管无定形材料因化学键的性质而可在原子长度尺度下具有一些短程有序，但是它们 缺乏晶体的长程有序特性。基于通过结构表征技术诸如X射线衍射和透射电子显微镜法所确定的晶格周期性，可得出无定形固体和晶态固体之间的区別。
术语“有序”和“无序”指定多粒子系统中一些对称性或相关性的存在或不存在。术语“长程有序”和“短程有序”基于长度尺度来区分材料中的有序。
本文所描述的方法可应用于任何类型的无定形合金。类似地，本文中描述的无定形合金作为组合物或制品的成分可为任何类型。无定形合金可包含元素Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、 Nb、Be、或它们的组合。即，该合金可包括这些元素以其化学式或化学组 成的任何组合。所述元素可以以不同的重量或体积百分比存在。例如，铁“基”合金可以指具有不可忽略的重量百分比的铁存在于其中的合金，该 重量百分比可为例如至少约20重量%、例如至少约40重量%、例如至少约 50重量%、例如至少约60重量%、例如至少约80重量%。作为另外一种选择，在一个实施例中，上文所述的百分比可为体积百分比，而不是重量百 分比。因此，无定形合金可为锆基、钛基、铂基、钯基、金基、银基、铜基、铁基、镍基、铝基、钼基等等。该合金还可以不含前述元素中的任一 种，以适合特定目的。例如，在一些实施例中，该合金或包含合金的组合 物可基本上不含镍、铝、钛、铍或它们的组合。在一个实施例中，该合金或复合物完全不含镍、铝、钛、铍、或它们的组合。
例如，无定形合金可具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,A1,Si,B)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在30至75的范围内，b在5至60的范围内，并且c在0至50的范围内。
参见图1，本文所述的块体无定形合金的制备方法如下所述：
（1）溅射熔融合金：提供既定要形成的块体无定形合金的多组分金属靶材，进行高温熔融溅射，所述高温熔融的温度高于熔融温度（Tm），所述溅射在真空环境或惰性气体保护下进行；得到熔融态合金。
（2）激光退火：将所述熔融态合金平铺为2mm厚的合金膜，利用激光器进行点退火，所述点退火即为利用激光器的激光束进行点状局部扫描，扫描时，只是对激光束对准的合金膜进行局部退火，逐行扫描，最终扫描完整个合金膜；所述激光束加热温度为0.8倍的玻璃转化温度（0.8Tg）至1.2倍的玻璃转化温度（1.2Tg），扫描速度为5mm/min；得到玻璃态合金。
（3）快速冷却：利用快速冷却技术对玻璃态合金进行冷却，该快速冷却为上百万度每秒的级别上的快速冷却；最终得到块体无定形合金。
所述激光退火是一种局部退火方式，其通过激光束的集中电磁能进行点退火，防止了在退火中由于整体退火而导致的结晶问题，可以将“非晶态（无定形态）”锁定在合金中，从而得到无定形金属。
无定形金属的快速冷却方式很多，但是需要保证冷却的速率。冷却速率太慢会导致冷却曲线经过结晶区，而形成部分结晶的合金，降低块体无定形合金的优越性。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种块体无定形合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）溅射熔融合金：提供既定要形成的块体无定形合金的多组分金属靶材，进行高温熔融溅射，所述高温熔融的温度高于熔融温度（Tm），得到熔融态合金，所述块体无定形合金具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,A1,Si,B)c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比，以原子百分比计时，a在30至75的范围内，b在5至60的范围内，并且c在0至50的范围内；
（2）激光退火：将所述熔融态合金平铺为2mm厚的合金膜，利用激光器进行点退火，所述点退火即为利用激光器的激光束进行点状局部扫描，扫描时，只是对激光束对准的合金膜进行局部退火，逐行扫描，最终扫描完整个合金膜，得到玻璃态合金；
（3）快速冷却：利用快速冷却技术对玻璃态合金进行冷却，所述快速冷却为上百万度每秒的级别上的快速冷却，最终得到块体无定形合金。
2.根据权利要求1所述的块体无定形合金的制备方法，其特征在于，所述溅射在真空环境或惰性气体保护下进行。
3.根据权利要求1所述的块体无定形合金的制备方法，其特征在于，所述激光束加热温度为0.8倍的玻璃转化温度（0.8Tg）至1.2倍的玻璃转化温度（1.2Tg），扫描速度为5mm/min。
CN201610750125.5A 2016-08-30 2016-08-30 一种块体无定形合金的制备方法 Active CN106244999B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610750125.5A CN106244999B (zh) 2016-08-30 2016-08-30 一种块体无定形合金的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610750125.5A CN106244999B (zh) 2016-08-30 2016-08-30 一种块体无定形合金的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106244999A CN106244999A (zh) 2016-12-21
CN106244999B true CN106244999B (zh) 2019-02-19

Family

ID=57597012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610750125.5A Active CN106244999B (zh) 2016-08-30 2016-08-30 一种块体无定形合金的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106244999B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107099172B (zh) * 2017-03-31 2019-11-05 南通鸿图健康科技有限公司 一种用于环保设备的涂层

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7575040B2 (en) * 2003-04-14 2009-08-18 Liquidmetal Technologies, Inc. Continuous casting of bulk solidifying amorphous alloys
CN103215528A (zh) * 2013-03-20 2013-07-24 华中科技大学 镁基金属玻璃薄膜及其制备方法和应用
CN103215555A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 西安交通大学 一种采用共溅射法制备非晶-纳米晶复合膜的方法
CN103628004A (zh) * 2013-11-11 2014-03-12 西安交通大学 一种采用低温退火制备非晶NiW合金薄膜的方法
CN104532190A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 合肥工业大学 一种Zr-Cu金属玻璃薄膜的制备方法
CN104988436A (zh) * 2015-06-23 2015-10-21 太原理工大学 一种锆基非晶合金的制备方法
CN105002467A (zh) * 2015-08-18 2015-10-28 合肥工业大学 一种Cu-Ti非晶合金薄膜及其制备方法
CN105177468A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 合肥工业大学 一种Cu-Ag非晶合金薄膜及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7575040B2 (en) * 2003-04-14 2009-08-18 Liquidmetal Technologies, Inc. Continuous casting of bulk solidifying amorphous alloys
CN103215528A (zh) * 2013-03-20 2013-07-24 华中科技大学 镁基金属玻璃薄膜及其制备方法和应用
CN103215555A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 西安交通大学 一种采用共溅射法制备非晶-纳米晶复合膜的方法
CN103628004A (zh) * 2013-11-11 2014-03-12 西安交通大学 一种采用低温退火制备非晶NiW合金薄膜的方法
CN104532190A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 合肥工业大学 一种Zr-Cu金属玻璃薄膜的制备方法
CN104988436A (zh) * 2015-06-23 2015-10-21 太原理工大学 一种锆基非晶合金的制备方法
CN105002467A (zh) * 2015-08-18 2015-10-28 合肥工业大学 一种Cu-Ti非晶合金薄膜及其制备方法
CN105177468A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 合肥工业大学 一种Cu-Ag非晶合金薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Laser annealing of amorphous NiTi shape memory alloy thin films to locally induce shape memory properties";X. Wang等;《Acta Materialia》;20050908;第53卷(第18期);第4955-4961页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106244999A (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7008490B2 (en) Method of improving bulk-solidifying amorphous alloy compositions and cast articles made of the same
EP1805337B8 (en) Au-base bulk solidifying amorphous alloys
US8361250B2 (en) Amorphous platinum-rich alloys
Hays et al. Large supercooled liquid region and phase separation in the Zr–Ti–Ni–Cu–Be bulk metallic glasses
US7815753B2 (en) Fe-based bulk amorphous alloy compositions containing more than 5 elements and composites containing the amorphous phase
Inoue Amorphous, nanoquasicrystalline and nanocrystalline alloys in Al-based systems
US9334553B2 (en) Zirconium based bulk metallic glasses
JPH08508545A (ja) ベリリウムを含有する金属ガラスの形成
CN103797138B (zh) 块体凝固型无定形合金的模塑和分离以及含有无定形合金的复合物
KR100658982B1 (ko) 지르코늄기 다원소 비정질 합금조성물
CN106244999B (zh) 一种块体无定形合金的制备方法
Soubeyroux et al. Phases formation during heating of Mg–Cu–Ag–Y bulk metallic glasses
Calin et al. Glass formation and crystallization of Cu47Ti33Zr11Ni8X1 (X= Fe, Si, Sn, Pb) alloys
Gao et al. Development of fcc-Al nanocrystals in Al–Ni–Gd metallic glasses during continuous heating DSC scan
US8163109B1 (en) High-density hafnium-based metallic glass alloys that include six or more elements
US7368022B2 (en) Bulk amorphous refractory glasses based on the Ni-Nb-Sn ternary alloy system
Ma et al. Influence of structural relaxation on wetting behavior of molten In–Sn alloy on Cu40Zr44Al8Ag8 bulk metallic glass
US7645350B1 (en) High-density metallic glass alloys
WO2004050930A2 (en) BULK AMORPHOUS REFRACTORY GLASSES BASED ON THE Ni-(-Cu-)-Ti(-Zr)-A1 ALLOY SYSTEM
JP6810939B2 (ja) Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ系超弾性合金及びその製造方法
KR100619232B1 (ko) 다원계로 구성된 니켈기 벌크 비정질 합금조성
JP2008095162A (ja) 耐酸化性に優れたセリウム基金属ガラス合金
Houghton et al. A Search for Long-Lasting Luster and Fineness: Developments in Bulk Metallic Glasses for Jewelry
Pineda Soler et al. Fragility and glass-forming ability of the Ca-Mg-Cu system
刘东艳 et al. Glass forming ability of Fe_ (60) Co_xZr_ (10) Mo_5 W_2B_ (23-x)(x= 1, 3, 5, 7, 9) bulk metallic glasses

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190111

Address after: 226600 No. 8, Xiao Xing Avenue, Chengdong Town, Haian City, Nantong, Jiangsu.

Applicant after: Nantong one choice Industrial Design Co., Ltd.

Address before: 226300 266 Century Avenue, Nantong hi tech Zone, Nantong, Jiangsu

Applicant before: Zhang Weifeng

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant