CN1851031A - La基大块非晶合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了La基大块非晶合金。该系大块非晶合金包含体积分数50～100％的非晶相，该系合金的结构式为LaxAl14 (Cu5/6Ag1/6) 76－xNi5Co5，其中x为La元素的原子百分数，60≤x≤68。该系大块非晶合金具有如下优点：1)尺寸大，完全非晶态合金棒的直径至少达20mm；2)具有小于150℃的玻璃转变温度；3)热稳定性好，具有宽达43～73℃的过冷液相区。该系列非晶态合金的优异性能使其成为在微机械、微纳米压印材料等领域具有广阔应用前景的新材料。
Description
技术领域
本发明涉及非晶态合金领域，特别涉及La基大块非晶合金。
背景技术
非晶态合金是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由于其特殊的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀。这些优越的性能使得非晶态合金在很多领域具有应用潜力。
同时，非晶态合金也有自身的弱点，限制了它的应用。非晶态合金应用中面临的主要困难是：1)制备大尺寸的非晶态合金。金属和合金液在冷却过程中倾向于转变成原子规则排列的晶态材料，要想获得原子长程无序排列的非晶态合金，冷却速度要足够快，使原子还来不及排列成晶态结构就被冻结住。在其他条件相同的情况下，随着样品尺寸大的增大，冷却速度减慢，导致大尺寸的非晶态合金难以获得。2)热稳定性的提高。非晶态合金处于热力学亚稳态，有向热力学稳态-晶态转变的趋势，这一转变温度称为晶化温度。因此为了能够在较大的温度范围内使用非晶态材料，就需要提高非晶态合金的热稳定性，开发热稳定性高的合金系。3)非晶态合金玻璃转变温度的降低。普通非晶态金属在玻璃化转变温度与晶化温度之间具有超塑性行为，但是很高的玻璃转变温度使得非晶态金属这种优异的超塑性性能在工业应用领域得到很大限制，如何降低金属玻璃的玻璃化转变温度以开发其在过冷液相区的超塑性性能和可压印性能成为目前非晶态合金领域研究的热点。
发明内容
本发明的目的是开发具有高玻璃形成能力、热稳定性高、玻璃化转变温度低的一种La基大块非晶合金(尺寸达到毫米量级的非晶合金被称为大块非晶合金)。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
1.La基大块非晶合金，该系大块非晶合金包含体积分数50～100％的非晶相，该系合金的结构式为LaxAl14(Cu5/6Ag1/6)76-xNi5Co5，其中x为La元素的原子百分数，60≤x≤68。
2.La基大块非晶合金的组成元素La，Al，Cu，Ag，Ni，Co的原料纯度为96％～99.99％。
本发明具有的有益效果是：该系大块非晶合金具有如下优点：1)尺寸大，完全非晶态合金棒的直径至少达20mm；2)具有小于150℃的玻璃转变温度；3)热稳定性好，具有宽达43～73℃的过冷液相区。因此，该合金在微机械、微纳米压印材料等领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是按照实施例1-5制备的La基大块非晶合金的XRD图；
图2是按照实施例1-5制备的La基大块非晶合金的DSC图；
图3是按照实施例1制备的La基大块非晶合金的应力-应变曲线。
具体实施方式
步骤1：在氩气保护的真空熔炼炉内熔炼LaxAl14(Cu5/6Ag1/6)76-xNi5Co5，其中x为La元素的原子百分数，60≤x≤68。至少反复熔炼四遍，以保证合金锭子成分的均匀。
步骤2：采用吸铸法将步骤1得到的合金锭子制备成大块非晶合金样品。
步骤3：用x射线衍射法表征所得样品的结构，用差示扫描量热法获得热力学参数，并根据材料发生晶化放出的热量，即差热分析曲线中放热峰的面积与完全非晶态样品放热峰面积之比来衡量非晶态合金的体积百分数，如La68Al14(Cu5/6Ag1/6)8Ni5Co5的非晶放热为21.3J/g，而其完全非晶态样品放热为28.6J/g，鼓其非晶的体积分数为75％。用力学性能实验机，测试样品的力学性能。
实施例1：
该实施例采用吸铸法制备直径为20mm、非晶体积含量为100％的La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3：利用压力差将步骤2得到合金液注入内径20mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
步骤6：采用力学性能试验机测试所得材料的力学性能如图3所示。
由图1和图2可知该实施例获得了直径20mm的大块非晶合金。该实施例获得的大块非晶合金的性能如表1所示。
表1La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5大块非晶合金的性能
| 成分(at.％) | 玻璃转变温度Tg(K) | 晶化温度Tx(K) | 超过冷液态区ΔTx(K) | 压缩断裂强度σ(MPa) |
| La62Al14(Cu5/6Ag1/6)14Ni5Co5 | 418 | 491 | 73 | 650 |
实施例2：
该实施例采用吸铸法制备直径为20mm、非晶体积含量为100％的La64Al14(Cu5/6Ag1/6)12Ni5Co5大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La64Al14(Cu5/6Ag1/6)12Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3：利用压力差将步骤2得到合金液注入内径20mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
实施例3：
该实施例采用吸铸法制备直径为20mm、非晶体积含量为100％的La66Al14(Cu5/6Ag1/6)10Ni5Co5大块非晶合金。
步骤1：将纯度为99.6％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La66Al14(Cu5/6Ag1/6)10Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3：利用压力差将步骤2得到合金液注入内径20mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
实施例4：
该实施例采用吸铸法制备直径为16mm、非晶体积含量为75％的La68Al14(Cu5/6Ag1/6)8Ni5Co5大块非晶合金。
步骤1：将纯度为96％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La68Al14(Cu5/6Ag1/6)8Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3：利用压力差将步骤2得到合金液注入内径16mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
实施例5：
该实施例采用吸铸法制备直径为16mm、非晶体积含量为50％的La60Al14(Cu5/6Ag1/6)16Ni5Co5大块非晶合金。
步骤1：将纯度为96％的La、纯度为99.5％的Al、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ag、纯度为99.8％的Ni、和纯度为99.9％的Co按La60Al14(Cu5/6Ag1/6)16Ni5Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2：把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3：利用压力差将步骤2得到合金液注入内径16mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4：用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5：用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
Claims (2)
1.La基大块非晶合金，其特征在于：该系大块非晶合金包含体积分数50～100％的非晶相，该系合金的结构式为LaxAl14(Cu5/6Ag1/6)76-xNi5Co5，其中x为La元素的原子百分数，60≤x≤68。
2.根据权利要求1所述的La基大块非晶合金，其特征在于：所述的非晶合金的组成元素La，Al，Ni，Cu，Ag，Co的原料纯度为96％～99.95％。
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