專利名稱：一種Al-Ni-Ce-Zr系鋁基非晶態合金及其制備方法
技術領域：
本發明本發明涉及一種Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金及其制備方法，屬于金屬 材料領域。
背景技術：
非晶態合金是指固態時其原子的三維空間呈拓撲無序排列，即不存在長程有序 (LRO)，結構上無晶界無堆垛層錯等缺陷，并在一定溫度范圍保持這種相對穩定狀態的合 金。非晶態鋁合金具有優異的力學、化學性能，與傳統的鋁合金相比，其比強度可提高2-4 倍，而部分晶化后納米復合鋁基非晶合金的強度可與工程陶瓷相媲美，同時還表現出優異 的耐腐蝕性能等，是一種具有廣泛應用前景的新型工程材料。但是，鋁基合金與其他合金 系相比，其非晶形成能力有限，塊體材料的直接合成還很困難，這使得鋁基非晶合金很難在 工程上得到應用。因此，發展具有強非晶形成能力的新型鋁基非晶合金體系一直是廣大 科研人員努力的目標。中國專利，CN03111967.0，一種鋁基非晶合金及其制備方法，公開 了一種由Al-Mg-Ce系鋁基非晶態合金，制備非晶的線速度為30m/s 55m/s ；中國專利， 200310118908. 4，鋁基非晶合金及其制備方法，公開了一種原子百分比組成為NiS 10%， Zr3 7%，Cul 5%，Y1 3%，其余為Al的鋁基非晶態合金，在熔體噴射壓力為0. 03 0. 05MPa，最低制備線速度為23m/s的條件下，制備出了鋁基非晶合金。這些研究成果拓展 了鋁基非晶的合金體系，對鋁基非晶態合金的發展有重要意義。但鋁合金的非晶形成能力 較差，提高鋁基非晶合金的形成能力及熱穩定性，是亟待解決的關鍵問題。
發明內容
本發明的目的在于克服現有合金之不足而提供一種組分配比合理、具有強非晶形 成能力和高熱穩定性的Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金及其制備方法。本發明一種Al-Ni-Celr系鋁基非晶態合金，其成分為=Al84Ni 1QCe(6_x) Zrx (χ = 1 4, at. % )、Al84Ni(10_y)Ce6Zry (y = 1 ~ 6, at. % )或 Al(84_z)Ni10Ce6Zrz (ζ = 1 5，at. % )。本發明一種Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金的制備方法，包括下述步驟第一步配料選用純金屬，按照名義成分Al84Ni10Ce (e-x)Zrx (χ = 1 4, at. % ) > Al84Ni(10_y) Ce6Zry (y = 1 6，at. % )或 Al(84_z)Ni1QCe6Zrz (ζ = 1 5，at. % )配料；第二步制備母合金將第一步配好的合金原料用真空電弧爐熔煉3 6次，同時進行電磁攪拌，制得熔 煉均勻的母合金；或用真空感應熔煉爐在Ar保護氣氛中熔煉制得母合金；第三步甩帶制備非晶將第二步制備的母合金經表面打磨和清洗后，置于下端磨口的石英管中加熱重 熔，待母合金完全熔化后，將母合金熔體噴射到旋轉的銅輥表面冷卻制得非晶帶；加熱重熔 和甩帶過程在Ar氣氛中進行，石英管下端與銅輥表面相距Imm 2mm ；銅輥最小線速度為10m/s，熔體噴射壓力為O. 07MPa O. 08MPa，真空度為2Pa lO—Pa。本發明具有如下的優點和積極效果(1)本發明提出的一種Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金，Ce和&的共同作用，降 低了合金對氧的敏感性，提高了合金的非晶形成能力；(2)本發明提出的一種Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金，成分和制備方法簡單，可 采用工業純金屬Al、Ni、Ce和Ir作為原料，真空度要求低；(3)本發明提出的一種Al-Ni-Ce-La合金體系，非晶形成能力強，冷卻速率低，銅 輥最低線速度為10m/S的條件下，甩帶制備出完全非晶態合金。綜上所述，本發明組分配比合理、具有強非晶形成能力和高熱穩定性，制備方法簡 單，冷卻速率要求低。
具體實施方式
本發明采用純金屬Al、Ni、Ce和&為原料，制備出多種成分的Al-Ni-Celr系非 晶態合金，下面結合實例對本發明做進一步說明。實施例1 =Al84Ni10Ce5Zr1 (x = 1, at. % )非晶態合金第一步配料選用純金屬，按照成分Al84NiiciCe5Zr1U = 1，at. % )配料。配料時應機械打磨除 去純金屬原料表面的污染層，后用酒精和丙酮混合溶液清洗并風干。第二步制備母合金將第一步配好的合金原料用真空電弧爐熔煉3 6次，同時進行電磁攪拌，制得熔 煉均勻的母合金，真空度為10_3Pa ；或用真空感應熔煉爐在Ar保護氣氛中熔煉制得母合金， 真空度為KT2Pa ；第三步甩帶制備非晶帶將第二步制備的母合金經表面打磨和清洗后，置于下端磨口的石英管中加熱重 熔，真空度為2Pa KT1Pa,待母合金完全熔化后，將母合金熔體噴射到旋轉的銅輥表面冷 卻制得非晶帶；加熱重熔和甩帶過程在Ar氣氛中進行，石英管下端與銅輥表面相距Imm 2mm ；銅輥線速度為20m/s，熔體噴射壓力為0. 07MPa 0. 08MPa ；第四步利用X射線衍射儀(XRD)進行物相分析，結果表明所制備的帶材為非晶態結構。實施例2 =Al84Ni10Ce4Zr2(χ = 2，at. % )非晶態合金按照成分Al84NiltlCe4Zr2 (χ = 2, at. % )配料，然后按照實例1的方法和步驟制備 得到成分為Al84NiltlCe5Zr1非晶帶，甩帶銅輥線速度為lOm/s。XRD物相分析結果表明所制備 的帶材為非晶態結構。實施例3 =Al84Ni10 Ce2Zr6(χ = 4，at. % )非晶態合金按照成分Al84NiltlCe2Zr4 (χ = 4，at. % )配料，然后按照實例1的方法和步驟制備 得到成分為Al84Ni1Jr6非晶帶，甩帶銅輥線速度為40m/s。XRD物相分析結果表明所制備的 帶材為非晶態結構。實施例4 =Al84Ni8Ce6Zr2 (y = 2, at. % )非晶態合金按照成分Al84Ni8Ce6Zr2 (y = 2，at. % )配料，然后按照實例1的方法和步驟制備得到成分為Al84Ni8Ce6Zr2非晶帶，甩帶銅輥線速度為20m/s。XRD物相分析結果表明所制備的帶材為非晶態結構。實施例5 =Al84Ni4Ce6Zr6(y = 6，at. % )非晶態合金按照成分Al84Ni4Ce6Zr6 (y = 6，at. % )配料，然后按照實例1的方法和步驟制備得到成分為Al84Ni4Ce6Zr6非晶帶，甩帶銅輥線速度為10m/S。XRD物相分析結果表明所制備 的帶材為非晶態結構。實施例6 =Al83Ni10Ce6Zr1 (z = 1, at. % )非晶態合金按照成分Al83NiltlCef^r1 (z = 1, at. % )配料，然后按照實例1的方法和步驟制備 得到成分為Al83NiltlCe6Zr1非晶帶，甩帶銅輥線速度為20m/s。XRD物相分析結果表明所制備 的帶材為非晶態結構。實施例7 =Al79Ni10Ce6Zr5(ζ = 5，at. % )非晶態合金按照成分Al79Ni1QCe6&5(Z = 5，at. % )配料，然后按照實例1的方法和步驟制備 得到成分為Al79NiltlCe6Zr5非晶帶，甩帶銅輥線速度為20m/s。XRD物相分析結果表明所制備 的帶材為非晶態結構。
權利要求
一種Al-Ni-Ce-Zr系鋁基非晶態合金，按原子百分比，其成分為Al84Ni10Ce(6-x)Zrx(x＝1～4，at.％)、Al84Ni(10-y)Ce6Zry(y＝1～6，at.％)或Al(84-z)Ni10Ce6Zrz(z＝1～5，at.％)。
2.制備如權利要求1所述的Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金的方法，包括下述步驟第一步配料選用純金屬，按照名義成分 Al84Ni1QCe(6_x)Zrx(X = 1 4，at. %) ,Al84Ni(10_y)Ce6Zry(y = 1 6，at. % )或 Al(84_z)NiltlCe6Zrz(ζ = 1 5，at. % )，配料；第二步制備母合金將第一步配好的合金原料用真空電弧爐熔煉3 6次，同時進行電磁攪拌，制得熔煉均 勻的母合金；或用真空感應熔煉爐在Ar保護氣氛中熔煉制得母合金；第三步甩帶制備非晶將第二步制備的母合金經打磨和清洗后，置于下端磨口的石英管中加熱重熔，待母合 金完全熔化后，將母合金熔體噴射到旋轉的銅輥表面冷卻制得非晶帶。
3.根據權利要求2所述的一種Al-Ni-Ce-&系鋁基非晶態合金的制備方法，其特征 在于石英管下端與銅輥表面相距Imm 2mm ；銅滾最小線速度為lOm/s，熔體噴射壓力為 0.07MPa 0. 08MPa。
全文摘要
一種Al-Ni-Ce-Zr系鋁基非晶態合金，其成分為Al84Ni10Ce(6-x)Zrx(x＝1～4，at.％)、Al84Ni(10-y)Ce6Zry(y＝1～6，at.％)或Al(84-z)Ni10Ce6Zrz(z＝1～5，at.％)。制備所述合金的方法，是按照名義成分配料后，經真空電弧熔煉或真空感應熔煉制備母合金；在Ar氣保護下甩帶制備非晶帶，甩帶時銅輥最小線速度為10m/s，熔體噴射壓力為0.07MPa～0.08MPa，真空度為2Pa～10-1Pa。本發明組分配比合理、具有強非晶形成能力和高熱穩定性，制備方法簡單。
文檔編號C22C45/08GK101838779SQ20101019587
公開日2010年9月22日 申請日期2010年6月10日 優先權日2010年6月10日
發明者劉詠, 劉祖銘, 張劉杰, 朱藝添, 李曉峰, 李飛, 杜勇, 陳芝霖, 黃立清, 黃群 申請人:中南大學