一種各向異性鋁基復(fù)相非晶合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種各向異性鋁基復(fù)相非晶合金及其制備方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著部可再生能源的逐漸減少和節(jié)能減排的需求，越來越要求使用輕質(zhì)材料替代廣泛應(yīng)用的黑色金屬材料，鋁合金是最常用的輕金屬材料之一。鋁基非晶及其非晶復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，具有很強(qiáng)的使用價值。1988年美國的Poon研究組和日本的Inoue研究組分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)鋁基非晶合金。大部分鋁基非晶合金的拉伸強(qiáng)度都超過1000 MPa，更有些可達(dá)1500MPa，大大高于傳統(tǒng)Al合金的強(qiáng)度(可達(dá)合金鋼的水平,而密度不到鋼的二分之一)，且兼?zhèn)淞肆己玫捻g性和耐腐蝕性等優(yōu)異的綜合性能，以及鋁合金的輕質(zhì)和比較低廉的價格等優(yōu)點。
[0003]鋁基非晶合金是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型結(jié)構(gòu)材料。鋁基非晶合金部分晶化后，可獲得納米晶/非晶復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度可達(dá)高達(dá)1980 MPa。該納米晶/非晶復(fù)合材料，非晶基體上彌散分布著納米鋁晶體，對非晶合金起到了增強(qiáng)相的作用。納米鋁的尺寸、形態(tài)、分布，以及剩余非晶基體的成分及分布對材料的性能具有極其重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:
本發(fā)明的目的在于提供一種各向異性鋁基復(fù)相非晶合金及其制備發(fā)法，該復(fù)合材料可作為各向異性材料使用在特殊的力學(xué)性能及此性能要求的場合。
[0005]技術(shù)方案:
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實施的:
一種各向異性鋁基復(fù)相非晶合金，其特征在于:所述非晶合金由下述元素組成，原子百分比:Y 4?8，Ni0?8，Co0?4，F(xiàn)e0?6，Al余量;N1、Co和Fe總含量不小于4%且不大于10%。
[0006]所述非晶合金的組成元素純度分別為Al、N1、Co、Fe〉99.9%，Y〉99%。
[0007]一種如上所述各向異性鋁基復(fù)相非晶合金的其制備方法，其特征在于:該方法步驟如下:
(1)使用電弧爐熔煉相應(yīng)合金成分的母合金，使用噴鑄法或熔體甩帶法制備塊體或條帶狀完全非晶合金材料；
(2)把制備好的完全非晶合金按所需方向裝入有磁場控制的熱處理爐中，調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度至設(shè)定值0.5?20T ；
(3)調(diào)節(jié)熱處理爐溫度值設(shè)定溫度10(T35(TC，保溫時間f60min，關(guān)閉磁場，樣品隨爐冷卻或取出樣品后空冷至室溫。
[0008]在磁場熱處理保溫過程中，改變磁場樣品相對方向獲得各向同性材料。
[0009]優(yōu)點和效果:
制備過程中引入磁場可以更好地控制合金組織的各向異性和性能的各向異性；該方法制備的各向異性材料具有非晶基體，合金具有更高的強(qiáng)度等優(yōu)異的力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0010]圖1是磁場熱處理所獲得非晶復(fù)相合金的X射線衍射圖；
圖2是磁場熱處理所獲得各向異性非晶復(fù)相合金的透射電子顯微鏡觀測到的顯微組織圖，圖2 (a) TEM暗場像，圖2 (b)選區(qū)電子衍射；
圖3是磁場熱處理所獲得各向同性非晶復(fù)相合金的透射電子顯微鏡觀測到的顯微組織圖，圖3 (a) TEM暗場像，圖3 (b)選區(qū)電子衍射。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明:
本發(fā)明在鋁基非晶合金的晶化過程中引入磁場，控制析出納米鋁晶體的尺寸、形態(tài)及分布，制備微觀組織可控的鋁基非晶復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明涉及一種各向異性鋁基復(fù)相非晶合金，所述非晶合金由下述元素組成，原子百分比:Y4?8，N1?8，Co(T4，F(xiàn)e(r6，Al余量；其中Ni'Co和Fe總含量不小于4%且不大于 10% ο
[0013]上述組成進(jìn)一步可為:Y4?8，NiT 8，Col?4，F(xiàn)el?6，Al余量。
[0014]所述非晶合金的組成元素純度分別為Al、N1、Co、Fe均〉99.9%，Y > 99%。
[0015]一種如上所述各向異性鋁基復(fù)相非晶合金的其制備方法，該方法步驟如下:
(1)使用電弧爐熔煉相應(yīng)合金成分的母合金，使用噴鑄法或熔體甩帶法制備塊體或條帶狀完全非晶合金材料；
(2)把制備好的完全非晶合金按所需方向裝入有磁場控制的熱處理爐中，調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度至設(shè)定值0.5?20Τ ；
(3)調(diào)節(jié)熱處理爐溫度值設(shè)定溫度10(T350°C，保溫時間f 60min，關(guān)閉磁場，樣品隨爐冷卻或取出樣品后空冷至室溫。
[0016]在磁場熱處理保溫過程中，可改變磁場樣品相對方向獲得各向同性材料。
[0017]上述鋁基復(fù)相非晶合金采用完全非晶合金在磁場控制下晶化制備，具體工藝參數(shù):磁場強(qiáng)度0.5?20T，晶化溫度10(T 350°C，保溫時間廣60min。在熱處理晶化過程使用磁場控制，使顯微組織和力學(xué)性能得到優(yōu)化。
[0018]得到的各向異性鋁基復(fù)相非晶合金其力學(xué)及物理性能呈現(xiàn)出各向異性，即所獲得材料在與磁場平行方向及垂直方向性能不同，材料的微觀組織也呈現(xiàn)取向性分布。
[0019]實施例1
首先利用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A185Y6Ni5Co2Fe2(原子百分比)。然后將母合金放入熔體急冷設(shè)備，優(yōu)化其工藝制備出0.1mm的鋁基塊體非晶合金樣品。在12T磁場作用下，250°C保溫30分鐘，樣品隨爐冷卻至室溫。
[0020]實施例2
利用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A185Y5Ni5Co2Fe3 (原子百分比)。然后將母合金放入熔體急冷設(shè)備，優(yōu)化其工藝制備出0.1mm的鋁基塊體非晶合金樣品。在0.5T磁場作用下，350°C保溫30分鐘，保溫過程中調(diào)節(jié)磁場方向，獲得各向同性的非晶復(fù)相合金材料，樣品隨空冷至室溫。
[0021]實施例3
首先利用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A190Y4Fe6 (原子百分比)。然后將母合金放入熔體急冷設(shè)備，優(yōu)化其工藝制備出0.1mm的鋁基塊體非晶合金樣品。在20T磁場作用下，100°C保溫60分鐘，樣品隨爐冷卻至室溫。
[0022]實施例4
首先利用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A186Y8Fe6 (原子百分比)。然后將母合金放入熔體急冷設(shè)備，優(yōu)化其工藝制備出0.1mm的鋁基塊體非晶合金樣品。在12T磁場作用下，350°C保溫I分鐘，樣品隨爐冷卻至室溫。
[0023]實施例5
用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A184Y7Ni8Col，其它條件同實施例1。
[0024]實施例6
用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A192Y4Co4，其它條件同實施例3。
[0025]實施例7
用真空感應(yīng)熔煉的方法制備出該合金的母合金，合金成分為A187Y8NilCo3Fel，其它條件同實施例1。
【主權(quán)項】
1.一種各向異性鋁基復(fù)相非晶合金，其特征在于:所述非晶合金由下述元素組成，原子百分比:Y4?8，Ni0?8，Co0?4，F(xiàn)eO?6，Al余量;N1、Co和Fe總含量不小于4%且不大于10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的各向異性鋁基復(fù)相非晶合金，其特征在于:所述非晶合金的組成元素純度分別為Al、N1、Co、Fe〉99.9%，Y〉99%。
3.—種如權(quán)利要求1所述各向異性鋁基復(fù)相非晶合金的其制備方法，其特征在于:該方法步驟如下: (1)使用電弧爐熔煉相應(yīng)合金成分的母合金，使用噴鑄法或熔體甩帶法制備塊體或條帶狀完全非晶合金材料； (2)把制備好的完全非晶合金按所需方向裝入有磁場控制的熱處理爐中，調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度至設(shè)定值0.5?20T ； (3)調(diào)節(jié)熱處理爐溫度值設(shè)定溫度10(T350°C，保溫時間廣60min，關(guān)閉磁場，樣品隨爐冷卻或取出樣品后空冷至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的各向異性鋁基復(fù)相非晶合金的制備方法，其特征在于:在磁場熱處理保溫過程中，改變磁場樣品相對方向獲得各向同性材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有超高比強(qiáng)度各向異性的鋁基復(fù)相非晶合金及其制備方法，具體為AI-Y-Ni-Co-Fe系非晶合金，具有力學(xué)性能及物理性能的各向異性。本發(fā)明方法采用磁場控制非晶合金制備的晶化過程，得到理想的納米鋁尺寸、形態(tài)和分布，進(jìn)一步提高材料的性能；并可使微觀組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)取向性分布，力學(xué)性能及物理性能呈現(xiàn)各向異性。
【IPC分類】C22C1-02, C22F3-00, C22C45-08, C22F1-04
【公開號】CN104651757
【申請?zhí)枴緾N201310584455
【發(fā)明人】楊紅旺, 沈瑩瑩, 王瑞春, 李榮德
【申請人】沈陽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月20日