CN1847430A - 一种含铒的镁基非晶态合金材料 - Google Patents
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Abstract
一种含铒(Er)的镁(Mg)基非晶态合金材料，该合金由镁－铜－银－铒，铈(Mg－Cu－Ag－Er，Ce)组成，采用铜模浇铸的方法来制备。该体系具有高的非晶形成能力，高的非晶热稳定性和较好的压缩强度及显微硬度。本发明拓展了镁基非晶态合金材料的体系范围和应用空间。
Description
技术领域：
本发明涉及非晶态金属材料，特别提供了一种新型的含Er的镁基非晶态金属合金。
背景技术：
非晶态金属材料由于其特殊的结构：长程无序而短程有序，使其具有了优异的性能：高的强度和硬度，良好的耐腐蚀性能和高的弹性极限。因此非晶态金属材料被公认为最有潜力的新型结构材料。镁基金属材料由于其高的比强度倍受工程技术领域的关注，如果能制备出镁基非晶态金属材料，必然将成为最有潜力的轻型结构材料。另外，中国具有镁资源方面的优势，使得开发和研究镁基非晶态金属材料更具现实意义。
近年来，各国学者在研究镁基非晶态金属材料方面，投入了很大的精力，在成分的开发和性能的优化方面，做了大量的工作。目前来看，镁基非晶态金属材料的体系范围多在Mg-TM-Ln体系中，并且Ln是不可或缺的组元之一。因此，如果能找到新的Ln元素，必将大大拓展镁基非晶态材料的发展空间。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种含Er的镁基非晶态金属材料，其具有高的非晶态形成能力，好的非晶态热稳定性以及较好的力学性能。
本发明提供了一种含Er的Mg基非晶态合金材料，其特征在于：该合金含有5-15％原子的Er、15-25％原子的Cu、余量的Mg。
本发明含Er的Mg基非晶态合金材料中，Er元素的较佳含量为8±1％原子。
本发明含Er的Mg基非晶态合金材料中，还可以含有Ag和/或Ce，Ag的含量为0～10％原子，Ce的含量为0-5％原子。
本发明含Er的Mg基非晶态合金材料中，Er元素与Ce元素在合金中的最佳配比为Er∶Ce＝9∶1。
本发明还提供了上述镁基非晶态材料的制备方法，其特征在于镁金属和中间合金铜-银-铒，铈(Cu-Ag-ER，Ce)采用感应熔炼的方法在氩气保护下制备母合金；浇铸非晶态样品时，采用低真空条件即可，真空度为10-1Pa。
本发明开发了一种新型的镁基非晶态金属材料，单独使用铒元素或者铒元素与铈元素搭配使用，制备成功了具有高的非晶形成能力和良好的非晶态热稳定性的棒状样品。拓展了镁基非晶态金属材料的成分范围和发展空间。非晶态样品经检测，在特征尺寸不超过8mm的情况下，可制备成功完全是非晶态的结构。在室温条件下，具有可忽略的结构弛豫效应，在等温处理时，在非晶转变温度Tg附近及其以下，长时间退火仍能保持住其非晶态结构。在过冷液相区间(Tx-Tg)内，保温会发生可以察觉的晶化行为。连续升温时，可以获得约30-60K的过冷液体存在时间。
性能指标：
非晶形成能力：4-8mm；
非晶过冷液态区宽度：30-60K；
压缩断裂强度：750-850MPa；
压缩延伸率：1.5-2.3％；
显微硬度：Hv260-310。
本发明具有下述优点：
采用了中国储量丰富和镁工业比较发达的镁作为基体组分；另外稀土Er和Ce元素属于中国储量丰富的稀土元素，具有资源优势；这样为开发本国资源和发挥我国资源优势起到了一定的作用，也降低了成本。采用了低真空的制备工艺，降低了工艺难度和工艺成本。
附图说明：
图1为Mg67Cu15Ag10Er8和Mg65Cu15Ag10Y10块状非晶态合金的X衍射曲线；
图2为Mg67Cu15Ag10Er8和Mg65Cu15Ag10Y10块状非晶态合金的热分析曲线；
图3为Mg67Cu15Ag10Er8和Mg65Cu15Ag10Y10块状非晶态合金的力学性能曲线。
具体实施方式：
实施例1
Mg65Cu25Er10块状非晶态合金
该合金是单独含Er元素时在Mg-Cu-Er合金系中具有最高非晶形成能力的成分体系，其非晶转变温度和晶化温度分别为：422K，480K；其他性能指标分别为：非晶形成能力：临界尺寸3mm；非晶热稳定性：过冷液相区间58K；压缩断裂强度：742MPa；压缩延伸率：1.7％；显微硬度Hv280.升高或者降低Er元素的含量，该体系的非晶形成能力均表现出降低的趋势；
Mg65Cu27Er8合金的临界尺寸为1.5mm；Mg65Cu23Er12合金的临界尺寸为2mm。此时，该体系的其他性能变化量不大。
实施例1
Mg65Cu25Er10块状非晶态合金
该合金是单独含Er元素时在Mg-Cu-Er合金系中具有最高非晶形成能力的成分体系，其非晶转变温度和晶化温度分别为：422K，480K；其他性能指标分别为：非晶形成能力：临界尺寸3mm；非晶热稳定性：过冷液相区间58K；压缩断裂强度：742MPa；压缩延伸率：1.7％；显微硬度Hv280.升高或者降低Er元素的含量，该体系的非晶形成能力均表现出降低的趋势；
Mg65Cu27Er8合金的临界尺寸为1.5mm；Mg65Cu23Er12合金的临界尺寸为2mm。
实施例2
Mg67Cu15Ag10Er8块状非晶态合金
该合金是单独含Er元素时在Mg-Cu-Ag-Er合金系中具有最高非晶形成能力的成分体系，其非晶转变温度和晶化温度分别为：425K，467K；其他性能指标分别为：非晶形成能力：临界尺寸7mm；非晶热稳定性：过冷液相区间42K；压缩断裂强度：824MPa；压缩延伸率：1.9％；显微硬度Hv295..图1，2，3给出了详细的图片说明。Er元素高于或者低于8at％时，其非晶形成能力均表现出降低的趋势：Mg69Cu15Ag10Er6合金的临界尺寸为5mm；Mg65Cu15Ag10Er10合金的临界尺寸为6mm。
实施例3
Mg65Cu15Ag10Er9Ce1块状非晶态合金
该合金是含Er和Ce元素时在Mg-Cu-Ag-Er，Ce合金系中具有最高非晶形成能力的成分体系，其非晶转变温度和晶化温度分别为：430K，463K；其他性能指标分别为：非晶形成能力：临界尺寸8mm；非晶热稳定性：过冷液相区间33K；压缩断裂强度：830MPa；压缩延伸率：2.1％；显微硬度Hv305..图1，2，3给出了详细的图片说明。随着Ce元素含量的增加，该体系的非晶形成能力单调降低，Mg65Cu15Ag10Er5Ce5合金的临界尺寸不大于3mm。
相关比较例1
Mg65Cu15Ag10Y10块状非晶态合金，其非晶形成的临界尺寸为6mm，过冷液体区间为41K。[Fabrication of bulk Mg-Cu-Ag-Y glassy alloy by squeeze castingHyung Gu Kang，Eun Soo Park，Won Tae Kim，Do Hyang Kim and Hyun Kee ChoMaterial Transactions，JIM Vol 41 No7(2000)pp.846 to 849.]
相关比较例2
Mg65Cu15Ag5Pd5Y10块状非晶态合金，其非晶形成的临界尺寸为7mm，过冷液体区间为34K。压缩断裂强度770MPa，延伸率为1.3％。[Thermal stability andmechanical properties of Mg-Y-Cu-M(M＝Ag，Pd)bulk amorphous alloys KenjiAmiya and Akihisa Inoue Materials Transactions，JIM Vol 41 No7(2000)pp.1460 to1462.]
Claims (5)
1、一种含Er的Mg基非晶态合金材料，其特征在于：该合金含有5-15％原子的Er、15-25％原子的Cu、余量的Mg。
2、按照权利要求1所述含Er的Mg基非晶态合金材料，其特征在于：Er元素含量为8±1％原子。
3、按照权利要求1或2所述含Er的Mg基非晶态合金材料，其特征在于：还含有Ag和/或Ce，Ag的含量为0～10％原子，Ce的含量为0-5％原子。
4、按照权利要求3所述含Er的Mg基非晶态合金材料，其特征在于：Er元素与Ce元素在合金中的配比为Er∶Ce＝9∶1.
5、一种权利要求1所述含Er的Mg基非晶态合金材料的制备方法，其特征在于：在低真空条件下获得较大尺寸的非晶态合金，真空度为10-1Pa.。
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|---|---|---|---|
| CN 200510046257 CN1847430A (zh) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | 一种含铒的镁基非晶态合金材料 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101368242B (zh) * | 2008-10-16 | 2012-03-21 | 上海市机械制造工艺研究所有限公司 | 非晶颗粒增强镁基复合材料及其制备工艺 |
| CN102796928A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-11-28 | 沈阳航空航天大学 | 一种高性能镁基合金材料及其制备方法 |
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2005
- 2005-04-15 CN CN 200510046257 patent/CN1847430A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN101368242B (zh) * | 2008-10-16 | 2012-03-21 | 上海市机械制造工艺研究所有限公司 | 非晶颗粒增强镁基复合材料及其制备工艺 |
| CN102796928A (zh) * | 2012-09-05 | 2012-11-28 | 沈阳航空航天大学 | 一种高性能镁基合金材料及其制备方法 |
| CN102796928B (zh) * | 2012-09-05 | 2014-08-20 | 沈阳航空航天大学 | 一种高性能镁基合金材料及其制备方法 |
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