專利名稱：一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種合金,特別是涉及一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金。(二) 背景技術非晶態(tài)合金是指固態(tài)時其原子的三維空間呈拓撲無序排列，并在一定溫度范 圍內保持這種狀態(tài)相對穩(wěn)定的合金。由于其特殊的微觀結構，致使非晶合金具有 優(yōu)異的物理性能、化學性能、力學性能和軟磁性能，如高強度、高硬度、耐磨損 和耐腐蝕，這些優(yōu)異性能預示了非晶合金具有廣泛的應用前景。在眾多非晶合金體系中，非晶態(tài)鋁合金具有傳統(tǒng)鋁合金2 3倍的比強度，同 時具有良好的超塑性、高溫性能和耐腐蝕性能，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦徒饘?結構材料，因而引起了人們的廣泛關注，巳經成為當前材料工作者的主要研究目 標。目前，制備非晶態(tài)鋁合金主要采用熔體急冷法和機械合金化法，由于鋁基合 金的非晶形成能力有限(屬于玻璃形成能力較弱的合金，臨界冷卻速率約為 105 6K/s)，形成非晶的合金成分要求嚴格，合金化時間長，成品率較低等因素的 影響，限制了其在工程中的廣泛應用。申請?zhí)枮?3111967.0中國專利，公開了 一種鋁基非晶合金及其制備方法，該非晶合金由純鋁、純鎂、純鈰組成，采用銅 輥急冷方法制備出了非晶薄帶，但沒能形成大尺寸的塊體材料。另外，該非晶合 金中的鎂元素在熔煉過程中極易氧化，從而增加了該鋁基非晶合金制備的難度。 因此如何合理設計合金成分、提高鋁基合金的非晶形成能力、克服現(xiàn)有制備技術 的不足，采用簡單的制備方法來獲得大尺寸塊體非晶態(tài)鋁合金正成為目前亟待解 決的問題。(三) 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良力學性能的鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊 非晶合金;本發(fā)明的目的還在于提供一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金的制 備方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的該系非晶合金的結構式為Al77-xZnxMg22Cei,其中x為Zn元素的原子百分數(shù)，5Sx^10。本發(fā)明提供一種上述鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金的制備方法，具體步 驟如下第一步備料按名義成分Al77.xZnxMg22Cei,其中5&$10的不同配比稱取原料；第二步合金的熔煉在坩堝式電阻爐內熔煉Al77.xZnxMg22Cei合金，至少反復攪拌3~4次，以保 證合金熔化均勻；第三步合金的制備將第二步得到的熔融態(tài)Al77-xZ Mg22Ce,合金，采用簡單的銅模鑄造法制備 成大塊非晶合金。第四步，合金的結構和性能測試① 采用X射線衍射法表征所得樣品的組織結構；② 利用HXS-1000Z型硬度計測量樣品的硬度值表征其力學性能。本發(fā)明具有的優(yōu)益之處在于1、 加入的Ce稀土元素與Al元素的原子尺寸相差較大，提高了合金的隨機 堆垛結構的密度，增大了合金的粘度，抑制了凝固時組元之間原子的運動，因而 能夠提高合金的非晶形成能力；2、 由于加入稀土合金元素，該合金具有阻燃能力，避免了非晶合金制備工 藝條件的苛刻要求，如高真空、氬氣保護等?？梢灾苯釉诳諝庵腥蹮捄辖?，采用 簡單的銅模鑄造法就能制備出具有優(yōu)良力學性能的大塊非晶合金。(四)


圖1為本發(fā)明提出的Al-Zn-Mg-Ce體系大塊非晶合金的XRD圖；圖2為本發(fā)明提出的Al-Zn-Mg-Ce體系大塊非晶合金的硬度值柱狀圖。
具體實施方式
實施例1該實施例采用簡單的銅模鑄造法成功制備出直徑5mm的Al72Zn5Mg22Cei大塊非晶合金。步驟l:將純度為99.5%的工業(yè)鋁錠、純度為99.99%的高純鋅塊和富鈰鎂稀土合金(鈰的質量百分比為20.56%)，按成分配比Al72ZnsMg22Ce,稱取原料；步驟2:在坩堝式電阻爐中將工業(yè)鋁錠和高純鋅塊加熱于75(TC加熱1小時 使其完全熔化，然后加入已稱好的富鈰鎂稀土合金，利用金屬液自身的熱量將富鈰鎂稀土合金熔化，待其完全熔化后迅速攪拌至混合均勻；歩驟3:將熔化均勻的金屬液澆鑄到已加入液氮冷卻的銅模型腔內，從而制 備出大塊非晶合金；步驟4:采用X射線衍射法表征該大塊非晶合金樣品的結構，如圖l所示；步驟5:利用HXS-1000Z型硬度計測量樣品的硬度值，如圖2所示。 實施例2該實施例采用簡單的銅模鑄造法成功制備出直徑5mm的Al67ZniQMg22Cei 大塊非晶合金。步驟l:將純度為99.5%的工業(yè)鋁錠、純度為99.99%的高純鋅塊和富鈰鎂稀 土合金(鈰的質量百分比為20.56%)，按成分配比AU7ZmoMg22Cej爾取原料；步驟2:在坩堝式電阻爐中將工業(yè)鋁錠和高純鋅塊于75(TC加熱1小時使其 完全熔化，然后加入已稱好的富鈰鎂稀土合金，利用金屬液自身的熱量將富鈽鎂 稀土合金熔化，待其完全熔化后迅速攪拌至混合均勻；步驟3:將熔化均勻的金屬液澆鑄到已加入液氮冷卻的銅模型腔內，從而制備出大塊非晶合金；步驟4:采用X射線衍射法表征該大塊非晶合金樣品的結構，如圖l所示； 步驟5:利用HXS-1000Z型硬度計測量樣品的硬度值，如圖2所示。
權利要求
1、一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金，其特征是該非晶合金的結構式為Al77-xZnxMg22Ce1，其中x為Zn元素的原子百分數(shù)，5≤x≤10。
2、 根據(jù)權利要求1所述的鋁基A1-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金，其特征是: 它是直徑5mm的Al72Zn5Mg22Cei大塊非晶合金。
3、 根據(jù)權利要求1所述的鋁基A1-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金，其特征是: 它是直徑5mm的Al67ZmoMg22Cei大塊非晶合金。
4、 一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金的制備方法，其特征是 第一步備料按名義成分Al77.xZnxMg22Cei,其中5^x^10的不同配比稱取原料；第二步合金的熔煉在坩堝式電阻爐內熔煉Al77—xZrixMg22Cei合金，至少反復攪拌3~4次，以保 證合金熔化均勻；第三步合金的制備將第二步得到的熔融態(tài)Al77.xZnxMg22Cei合金，采用簡單的銅模鑄造法制備 成大塊非晶合金。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種鋁基Al-Zn-Mg-Ce系大塊非晶合金及其制備方法。第一步按名義成分Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁，其中5≤x≤10的不同配比稱取原料；第二步在坩堝式電阻爐內熔煉Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁合金，至少反復攪拌3～4次，以保證合金熔化均勻；第三步將第二步得到的熔融態(tài)Al_77-xZn_xMg₂₂Ce₁合金，采用簡單的銅模鑄造法制備成大塊非晶合金。本發(fā)明加入的Ce稀土元素與Al元素的原子尺寸相差較大，提高了合金的隨機堆垛結構的密度，增大了合金的粘度，抑制了凝固時組元之間原子的運動，從而能夠提高合金的非晶形成能力；由于加入稀土合金元素，該合金具有阻燃能力，避免了非晶合金制備工藝條件的苛刻要求，如高真空、氬氣保護等?？梢灾苯釉诳諝庵腥蹮捄辖穑捎煤唵蔚你~模鑄造法就能制備出具有優(yōu)良力學性能的大塊非晶合金。
文檔編號C22C45/08GK101302604SQ20081006480
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權日2008年6月25日
發(fā)明者金 張, 張密林, 鵬 高 申請人:哈爾濱工程大學