CN107779683A - 一种Al基非晶合金及其制备方法 - Google Patents

一种Al基非晶合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107779683A
CN107779683A CN201711062343.0A CN201711062343A CN107779683A CN 107779683 A CN107779683 A CN 107779683A CN 201711062343 A CN201711062343 A CN 201711062343A CN 107779683 A CN107779683 A CN 107779683A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
alloy
melting
amorphous
base noncrystal
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.)
Granted
Application number
CN201711062343.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107779683B (zh
Inventor
周国荣
张明明
滕新营
韩鹤程
刘君珂
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.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
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 University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201711062343.0A priority Critical patent/CN107779683B/zh
Publication of CN107779683A publication Critical patent/CN107779683A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107779683B publication Critical patent/CN107779683B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/11—Making amorphous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2200/00—Crystalline structure
    • C22C2200/02—Amorphous

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种Al‑Ni‑Co‑Y‑Re非晶合金及其制备方法。该合金的成分简式为AlaNibCocYdLaeCef，各个组成成分的重量比满足:84at.%＜a＜87at.%,2at.%＜b＜6at.%,1at.%＜c＜3at.%,1.5at.%＜d＜5at.%,1at.%＜e＜3at.%,0at.%＜f＜3at.%。本发明通过合理配比，能够得到具有高非晶形成能力的非晶条带，制备的Al基非晶合金硬度高、密度低、弹性模量低并具有极好的磁学性能；本发明制备的Al基非晶合金具有高玻璃形成能力和高热力学稳定性；本发明提供的制备方法简单方便，适合工业化生产。

Description

一种Al基非晶合金及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种Al-Ni-Co-Y-Re非晶合金及其制备方法。
背景技术
非晶态合金又称金属玻璃，是指在固态下原子结构特征呈短程有序、长程无序排列的一种金属。它们既有金属特性又有玻璃特性，因此表现出优异的力学性能、耐腐蚀性能和磁学性能等。
Al及Al基合金被广泛应用于工程材料之中，然而，Al基合金的性能是一个长期存在的问题。近些年，Al基非晶合金因其优异的性能被人们广泛研究。制作出的非晶薄带试样的应用价值可以体现在许多线材和带材的使用上。
作为一种新型材料，Al基非晶合金相较于其他非晶合金具有特殊的性质，比如低的密度，低的弹性模量和极好的磁学性能。可以广泛应用到航空、航天、航海、国防、汽车、军用、电子等领域。但是，现有技术中因为Al基非晶合金的低的玻璃形成能力和热力学稳定性，严重影响了它们在工程上的应用。因此，制备出高玻璃形成能力和高热力学稳定并具有优异性能的Al基非晶合金具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的Al基非晶合金稳定性差等问题，本发明提供了一种Al基非晶合金。
本发明还提供了上述Al基非晶合金的制备方法。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：
本发明提供了一种Al基非晶合金，该合金的成分简式为AlaNibCocYdLaeCef；所述各组分的重量百分比为：84at.%＜a＜87at.%, 2at.%＜b＜6at.%, 1at.%＜c＜3at.%, 1.5at.%＜d＜5at.%, 1at.%＜e＜3at.%, 0at.%＜f＜3at.%。
进一步的，该合金最优化的成分简式为：Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2。
本发明还提供了一种Al基非晶合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）按着成分简式中的重量百分比，称取各组元原料Al、Ni、Co、Y、La、Ce的用量，并清洗干净；
（2）将处理干净的原料有规则的放入真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，抽真空至炉内气压内到1.0ｘ10-2 Pa，打开阀门，向炉中充氩气至0.6Pa，熔炼，关闭，一次熔炼完成；如此反复熔炼3-5次，得到成分均匀的母合金锭；
（3）将母合金铸锭破碎，然后清洗干净，将碎块置入清洗干净石英管的底部，然后将装有试样的密封后的石英管装入到单辊旋淬系统的真空室中，抽真空至5×10-3Pa，通入氩气；然后打开感应电源，将合金铸锭熔化后，使用单辊旋转淬冷装置将熔融的合金制成非晶薄带；
（4）将制备好的非晶薄带截取若干段放入小坩埚中，使用气氛热处理程控高温炉在420℃下对试样进行退火，得纳米增强非晶基复合材料。
进一步的，所述有规则的放入真空电弧熔炼炉的铜坩埚中为将熔点低的放在铜坩埚下部，熔点高的在其上部进行排列。
进一步的，所述熔炼的时间为1-2min。
本发明制备方法中，单辊旋转淬冷的冷却速率为3000rmp。
本发明制备的非晶薄带的宽度及厚度均为1mm,
本发明中需要各个组元原料的纯度均在99%以上。
本发明的有益效果为：
（1）本发明通过合理配比，能够得到具有高非晶形成能力的非晶条带，制备的Al基非晶合金硬度高、密度低、弹性模量低并具有极好的磁学性能；
（2）本发明制备的Al基非晶合金具有高玻璃形成能力和高热力学稳定性；
（3）本发明提供的制备方法简单方便，适合工业化生产。
附图说明
图1是实施例1制备的Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2非晶薄带的XRD图谱。
图2是实施例1制备的Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2非晶薄带的冷却速率为3000rmp时的DSC曲线。
图3是实施例1制备的Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2非晶薄带冷却速率为3000rmp时退火后的XRD图谱。
图4是对比例1制备的Al86Ni6Co2Y4.5La1.5冷却速率为3000rmp时退火后的XRD图谱。
具体实施方式
下面以具体实施例进一步解释本发明所提供的技术方案。本发明所使用的原料除特别说明，均为市售所得。
实施例1
本实施例采用单辊旋转淬冷法制备冷却速率为3000rmp的Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2非晶薄带；
制备方法如下：
1.1按照成分重量比，称重各个原料，总量约为38g，原料是纯度为99.9%的Al、Ni、Co、Y、La、Ce，用酒精清洗干净备用；
1.2将处理干净的原料将熔点低的放在下部，熔点高的在其上部进行排列，有规则的放入真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，抽真空至炉内气压内到1.0ｘ10-2 Pa，打开阀门，向炉中充氩气至0.6Pa，熔炼2分钟，使之熔炼均匀，关闭，一次熔炼完成，如此反复熔炼5次，得到成分均匀的母合金锭；
1.3将获得的母合金锭破碎，并置于酒精中，超声波清洗干净；
1.4将母合金铸锭破碎，然后清洗干净，选择5mm左右的碎块置入清洗干净石英管的底部，然后将装有试样的密封后的石英管装入到单辊旋淬系统的真空室中，抽真空至5×10- 3Pa，通入氩气，然后打开高频率的感应电源，将合金铸锭熔化后，使用单辊旋转淬冷的方法将熔融的合金制成宽度及厚度均为1mm的非晶薄带；
1.5将制备好的非晶薄带截取若干段放入小坩埚中，使用气氛热处理程控高温炉对试样就行退火，制备纳米增强非晶基复合材料；
XRD、DSC测试。用X射线衍射仪分析Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2合金试样棒的相结构，见图1的X射线衍射图；用差示扫描量热分析仪(DSC)测定该合金的热力学参数，见图2的DSC曲线；通过退火后的XRD图谱研究其复合材料，见图3的退火后的X射线衍射图谱；使用维氏硬度计测量试样的显微硬度。
采用X射线衍射仪和差示扫描量热分析仪(DSC)分析此合金成分所制备出的非晶合金薄带的微观结构、玻璃形成能力和热力学稳定性。从图1中可以看出， Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2合金的X射线衍射结果表明，此合金成分的X射线衍射图谱为明显的漫散峰，表明这个成分的合金为非晶合金。从图2可以看出，Al-Ni-Co-Y-Re合金的DSC曲线显示出，玻璃转变温度Tg，初始晶化温度Tx，熔点Tm，液相温度T1。判断非晶合金玻璃形成能力强弱的参数主要为过冷液相区宽度ΔTx；图3中， Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2合金退火后的XRD图谱，即制备出的纳米颗粒增强非晶基复合材料。
该实施例的热力学参数见下表1。
表1
利用维氏硬度计测量非晶薄带的显微硬度，该实施例的显微硬度见表2。
表2
实施例2
本实施例采用单辊旋转淬冷法制备冷却速率为3000rmp的Al86Ni4Co2Y4.5La1.5Ce2非晶薄带。
制备方法同实施例1。
该实施例的热力学参数见下表3。
表3
利用维氏硬度计测量非晶薄带的显微硬度，该实施例的显微硬度见表4。
表4
实施例3
本实施例采用单辊旋转淬冷法制备冷却速率为3000rmp的Al86Ni6Co2Y2La2Ce2非晶薄带。
制备方法同实施例1。
该实施例的热力学参数见下表5。
表5
利用维氏硬度计测量非晶薄带的显微硬度，该实施例的显微硬度见表6。
表6
对比例1
本对比例采用单辊旋转淬冷法制备冷却速率为3000rmp的Al86Ni6Co2Y4.5La1.5合金；
该对比例制备出条带不是非晶结构，从图4的XRD衍射图谱中可以看到明显的尖锐的衍射峰。
利用维氏硬度计测量非晶薄带的显微硬度，该实施例的显微硬度见表7。
表7

Claims (7)

1.一种Al基非晶合金，其特征在于，该合金的成分简式为AlaNibCocYdLaeCef；所述各组分的重量百分比为：84at.%＜a＜87at.%, 2at.%＜b＜6at.%, 1at.%＜c＜3at.%, 1.5at.%＜d＜5at.%, 1at.%＜e＜3at.%, 0at.%＜f＜3at.%。
2.根据权利要求1所述的Al基非晶合金，其特征在于，该合金的成分简式为：Al86Ni6Co2Y2.5La1.5Ce2。
3.一种如权利要求1或2任一项所述的Al基非晶合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按着成分简式中的重量百分比，称取各组元原料Al、Ni、Co、Y、La、Ce的用量，并清洗干净；
（2）将处理干净的原料有规则的放入真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，抽真空至炉内气压内到1.0ｘ10-2 Pa，打开阀门，向炉中充氩气至0.6Pa，熔炼，关闭，一次熔炼完成；如此反复熔炼3-5次，得到成分均匀的母合金锭；
（3）将母合金铸锭破碎，然后清洗干净，将碎块置入清洗干净石英管的底部，然后将装有试样的密封后的石英管装入到单辊旋淬系统的真空室中，抽真空至5×10-3Pa，通入氩气；然后打开感应电源，将合金铸锭熔化后，使用单辊旋转淬冷装置将熔融的合金制成非晶薄带；
（4）将制备好的非晶薄带截取若干段放入小坩埚中，使用气氛热处理程控高温炉在420℃下对试样进行退火，得纳米增强非晶基复合材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有规则的放入真空电弧熔炼炉的铜坩埚中为将熔点低的放在铜坩埚下部，熔点高的在其上部进行排列。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的时间为1-2min。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述单辊旋转淬冷的冷却速率为3000rmp。
7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述非晶薄带的宽度及厚度均为1mm。
CN201711062343.0A 2017-11-02 2017-11-02 一种Al基非晶合金及其制备方法 Active CN107779683B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711062343.0A CN107779683B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种Al基非晶合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711062343.0A CN107779683B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种Al基非晶合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107779683A true CN107779683A (zh) 2018-03-09
CN107779683B CN107779683B (zh) 2019-08-27

Family

ID=61432325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711062343.0A Active CN107779683B (zh) 2017-11-02 2017-11-02 一种Al基非晶合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107779683B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108504967A (zh) * 2018-04-28 2018-09-07 内蒙古科技大学 一种Al-RE-LTM系铝基非晶合金及其制备方法
CN109252060A (zh) * 2018-09-30 2019-01-22 山东大学 一种晶体-非晶铝基复合材料的制备方法
CN110038899A (zh) * 2019-04-17 2019-07-23 常州大学 一种基于累积叠轧制备fcc-Al增强非晶/铝系层状复合材料的方法
CN107779683B (zh) * 2017-11-02 2019-08-27 济南大学 一种Al基非晶合金及其制备方法
CN110938786A (zh) * 2019-06-20 2020-03-31 中国科学院金属研究所 一种高耐蚀Al-TM-RE系非晶铝合金
CN112442616A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 天津大学 一种高硬度铝基纳米晶合金及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101838777A (zh) * 2009-03-18 2010-09-22 中国科学院金属研究所 一种超高比强度和良好塑性铝基块体非晶合金及其制备方法
CN102978447A (zh) * 2012-11-05 2013-03-20 中国科学院金属研究所 一种具有超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法
CN103122429A (zh) * 2012-12-31 2013-05-29 北京科技大学 一种大块铝基非晶/纳米晶复合材料及其制备方法
CN104388843A (zh) * 2014-12-23 2015-03-04 内蒙古科技大学 一种Al-MR-TM-TE铝基非晶合金及其制备方法
CN104651758A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 沈阳工业大学 一种高温高强度铝基非晶复合材料及其制备方法
CN105385966A (zh) * 2014-08-22 2016-03-09 华为技术有限公司 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用
CN106868430A (zh) * 2017-02-17 2017-06-20 中国科学院金属研究所 一种调控铝基非晶形成能力的合金成分设计方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779683B (zh) * 2017-11-02 2019-08-27 济南大学 一种Al基非晶合金及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101838777A (zh) * 2009-03-18 2010-09-22 中国科学院金属研究所 一种超高比强度和良好塑性铝基块体非晶合金及其制备方法
CN102978447A (zh) * 2012-11-05 2013-03-20 中国科学院金属研究所 一种具有超高强度和可控塑性的铝基复合材料的制备方法
CN103122429A (zh) * 2012-12-31 2013-05-29 北京科技大学 一种大块铝基非晶/纳米晶复合材料及其制备方法
CN104651758A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 沈阳工业大学 一种高温高强度铝基非晶复合材料及其制备方法
CN105385966A (zh) * 2014-08-22 2016-03-09 华为技术有限公司 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用
CN104388843A (zh) * 2014-12-23 2015-03-04 内蒙古科技大学 一种Al-MR-TM-TE铝基非晶合金及其制备方法
CN106868430A (zh) * 2017-02-17 2017-06-20 中国科学院金属研究所 一种调控铝基非晶形成能力的合金成分设计方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107779683B (zh) * 2017-11-02 2019-08-27 济南大学 一种Al基非晶合金及其制备方法
CN108504967A (zh) * 2018-04-28 2018-09-07 内蒙古科技大学 一种Al-RE-LTM系铝基非晶合金及其制备方法
CN109252060A (zh) * 2018-09-30 2019-01-22 山东大学 一种晶体-非晶铝基复合材料的制备方法
CN110038899A (zh) * 2019-04-17 2019-07-23 常州大学 一种基于累积叠轧制备fcc-Al增强非晶/铝系层状复合材料的方法
CN110938786A (zh) * 2019-06-20 2020-03-31 中国科学院金属研究所 一种高耐蚀Al-TM-RE系非晶铝合金
CN112442616A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 天津大学 一种高硬度铝基纳米晶合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107779683B (zh) 2019-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107779683B (zh) 一种Al基非晶合金及其制备方法
Haché et al. Nanostructured high-entropy materials
Xia et al. Binary Ni–Nb bulk metallic glasses
CN104878324B (zh) 一种软磁性FeCoNiMB高熵块体非晶合金及其制备方法
CN103334065A (zh) 高熵非晶合金材料及其制备方法
CN106086712A (zh) TiZrHf系高熵非晶合金材料及其制备方法
Lee et al. Synthesis of Ni-based bulk amorphous alloys by warm extrusion of amorphous powders
Chen et al. Crystallization temperature and activation energy of rf-sputtered near-equiatomic TiNi and Ti50Ni40Cu10 thin films
CN103469119B (zh) 一种非晶复合材料及其制备方法和应用
CN105886966A (zh) 一种具有高热稳定性的锆基多组元非晶合金及其制备方法
Wilde et al. Nanocrystallization in Al‐rich Metallic Glasses
Amini et al. Phase transformation during mechano-synthesis of nanocrystalline/amorphous Fe–32Mn–6Si alloys
CN107620016A (zh) 一种含Si元素的Ti基非晶合金及其制备方法
Ding et al. Preparation of a Pd-Cu-Si bulk metallic glass with a diameter up to 11 mm
WO2013087627A1 (en) Fe-based soft magnetic glassy alloy material
CN106244946B (zh) 一种含钼的高强塑性锆基非晶合金及制备方法
CN104278220A (zh) 一种高W含量Ni基非晶合金及其制备方法
Kawagishi et al. Oxidation behavior of Ru-containing Ni-base single-crystal superalloys
Peng et al. Laves phase precipitation behavior and the orientation relationship with BCC in Cr–Mo–Nb system
Stumphy et al. Oxidation resistance of B2 rare earth–magnesium intermetallic compounds
Zhang et al. Glass forming ability and properties of Zr/Nb-based bulk metallic glasses
Sun et al. Correlation between diffusion and crystallization behaviors in Ni/Zr48Cu36Ag8Al8 diffusion couple
CN106086586B (zh) 一种高性能钛镍系形状记忆合金及其制备方法和应用
Satô Diffusion of Co60 into α-iron
Nowosielski et al. Thermal stability and GFA parameters of Fe-Co-based bulk metallic glasses

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant