專利名稱：一種利用功率超聲對(duì)合金表面進(jìn)行非晶化處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金表面處理領(lǐng)域，具體是涉及一種利用功率超聲對(duì)合金表面進(jìn)行非晶化 處理的方法。
背景技術(shù)：
塊體非晶合金，是指在三維尺度上均具有宏觀尺寸的處于非晶狀態(tài)的固體合金，具有 高強(qiáng)度、高硬度，良好的耐腐蝕性能，有些塊體非晶合金還具有優(yōu)良的磁學(xué)性能。由于其 與晶體合金相比優(yōu)異的性能，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從商用體育器材擴(kuò)展到微電子器件等。目前， 塊體非晶合金的制備主要采用銅模澆注、噴鑄、吸鑄以及石英管水淬等方法。由于非晶合 金非晶形成能力的限制，在一定的工藝條件下可以獲得完全非晶的尺寸被限制在某一個(gè)臨 界值以下。為了獲得更大尺寸的完全非晶合金，則需要提高冷卻速率。
目前，塊體非晶合金的應(yīng)用研究還比較缺乏，在非晶形成能力限制和制備成本較高的 條件下，尚沒有十分明朗的應(yīng)用前景。由于塊體非晶合金的制備往往需要高純金屬為原料， 材料的制備成本較高，加上不少非晶合金的非晶形成能力有限，因此，直接采用塊體非晶 合金生產(chǎn)零件或產(chǎn)品目前還難以實(shí)現(xiàn)。大尺寸塊體非晶合金的制備，特別是形狀復(fù)雜的塊 體非晶合金的制備仍比較困難，因此，采用表面技術(shù)實(shí)現(xiàn)材料表面的非晶化就成為一種重 要的選擇。激光熔覆合金涂層具有成份可調(diào)范圍廣，熔覆層組織致密，良好的耐磨、耐蝕 及較好的高溫性能等優(yōu)點(diǎn)，可用于鋼鐵零件的表面改性，大幅度提高其使用壽命、降低生 產(chǎn)成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。有研究利用激光熔覆制備了鐵基大厚度非晶表層，非晶名 義成分為Fe7oZnoNi6AUSi6B4(原子分?jǐn)?shù))，非晶層最大厚度為0.74mm。由于激光熔覆的冷 卻速率大于非晶形成的臨界冷卻速率，抑制了表層枝晶外延生長，因此在表層獲得了單相 非晶。然而，激光熔覆方法局部加熱溫度高，非常容易造成合金元素的燒損，影響合金的 非晶形成能力。因此，開發(fā)一種新的合金表面處理方法，在不對(duì)合金表面形成實(shí)質(zhì)性破壞 的情況下，實(shí)現(xiàn)合金表面的非晶化，是提高材料表面性能、降低成本的有效途徑，也是非 晶合金研究中 一個(gè)值得關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種利用功率超聲對(duì)合金表面進(jìn)行非晶化 處理的方法，有效地解決了問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在一定的液體介質(zhì)中，采用功率超聲在液體介質(zhì)中的空 化作用，產(chǎn)生局部高溫、高壓，對(duì)具有一定非晶形成能力的合金的表面進(jìn)行處理，使合金 表面形成非晶化層。
本發(fā)明中所說的液體介質(zhì)，要求在室溫下有良好的流動(dòng)性，揮發(fā)性低，不易被氧化或 不容易著火，如機(jī)油、去離子水等。該液體介質(zhì)除作為空化作用形成的載體以外，還對(duì)所 處理的表面進(jìn)行冷卻，以獲得很高的冷卻速率。
本發(fā)明中，所說的待處理的合金要求具有一定的非晶形成能力，在冷卻速率為104K/s 時(shí)必須能夠形成完全非晶，如Mg基、Fe基、Zr基、Cu基等大塊非晶合金。合金的非晶 形成能力要與超聲處理功率、超聲變幅桿與待處理面的距離、超聲作用的時(shí)間等因素有機(jī) 地結(jié)合。合金的非晶形成能力越高，則要求達(dá)到同樣非晶化效果時(shí)，所需選用的超聲處理 功率越低；超聲變幅桿與待處理面的距離越短，達(dá)到同樣非晶化效果時(shí)，超聲作用時(shí)間越 短。
在處理過程中，為了避免沖擊作用和微射流對(duì)合金表面的破壞作用，可以控制待處理 合金在液體介質(zhì)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使其獲得比較光潔的表面。
為了避免因超聲波作用引起介質(zhì)的揮發(fā)、燃燒等，可以采用流動(dòng)介質(zhì)。 本發(fā)明的處理方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)
1) 可以對(duì)各種形態(tài)的表面進(jìn)行處理，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；
2) 處理過程中，可以有效避免局部出現(xiàn)過燒的現(xiàn)象，能防止合金元素的燒損；
3) 經(jīng)過處理的表面，在工藝條件合適的情況下表面粗糙度一致性好，可以減少后續(xù)處 理的工作量；
4) 處理過程簡單，操作方便。
總之，通過上述處理方法，可以成功地在合金表面實(shí)現(xiàn)非晶化，從而使合金表面獲得 特殊的性能。


圖1是實(shí)施例1處理后合金表面的掃描電鏡照片 圖2是實(shí)施例1處理后合金表面的X射線衍射譜具體實(shí)施方式
在本發(fā)明中所使用的術(shù)語，除非有另外說明， 一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解 的含義。
下面結(jié)合具體實(shí)施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例只
是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
在以下的實(shí)施例中，未詳細(xì)描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。所用
試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現(xiàn)時(shí)標(biāo)明，其后所用相同
試劑如無特殊說明，均以首次標(biāo)明的內(nèi)容相同。
實(shí)施例1:
在機(jī)油中，采用1.5KW功率超聲在液體介質(zhì)中的空化作用，產(chǎn)生局部高溫、高壓，對(duì) 具有一定非晶形成能力的合金的表面進(jìn)行處理，使合金表面形成非晶化層。待處理的 Mg65Cu2sYK)合金具有較高的非晶形成能力，臨界冷卻速率約為10—2K/s。超聲變幅桿與待 處理面的距離為2mm、超聲作用的時(shí)間為70min、機(jī)油的流動(dòng)速率為200mL/min， Mg65Cu25Yu)合金樣品的往復(fù)運(yùn)動(dòng)平均速率為100mm/s。經(jīng)過處理，合金表面獲得了分布良 好的非晶膜層，其表面的掃描電鏡照片如圖1所示，X射線衍射譜如圖2。 實(shí)施例2:
在去離子水中，采用1.2KW的功率超聲在去離子水中的空化作用，產(chǎn)生局部高溫、高
壓，對(duì)具有一定非晶形成能力的Mg65CU25Yn)合金表面進(jìn)行處理。待處理的Mg65Cu25Y10
合金具有較高的非晶形成能力，臨界冷卻速率約為10—2K/s。超聲變幅桿與待處理面的距離 為lmm、超聲作用的時(shí)間為40min、去離子水的流動(dòng)速率為150mL/min， Mg65Cu2sYu)合 金樣品的往復(fù)運(yùn)動(dòng)平均速率為100mm/s。經(jīng)過處理，合金表面獲得了分布良好的非晶膜層。 實(shí)施例3:
在去離子水中，采用1.2KW的功率超聲在去離子水中的率超聲的空化作用，產(chǎn)生局部 高溫、高壓，對(duì)具有一定非晶形成能力的Fe74AUGa2Pi2B4Si4合金表面進(jìn)行處理，使合金表 面形成非晶化層。待處理的合金具有較高的非晶形成能力，臨界冷卻速率約為10—3K/s。超 聲變幅桿與待處理面的距離為2mm、超聲作用的時(shí)間為100min、去離子水的流動(dòng)速率為 150mL/min, ^^650125丫1()合金樣品的往復(fù)運(yùn)動(dòng)平均速率為100mm/s。經(jīng)過處理，合金表面 獲得了分布良好的非晶膜層。
權(quán)利要求
1、一種利用功率超聲對(duì)合金表面進(jìn)行非晶化處理的方法，其特征在于在液體介質(zhì)中，采用功率超聲在液體介質(zhì)中的空化作用，產(chǎn)生局部高溫、高壓，對(duì)具有一定非晶形成能力的合金的表面進(jìn)行處理，使合金表面形成非晶化層；其中所說的液體介質(zhì)，是在室溫下有良好的流動(dòng)性，揮發(fā)性低，不易被氧化或不容易著火的液體；其中所說的具有一定的非晶形成能力，是指在冷卻速率為104K/s時(shí)能夠形成完全非晶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在處理過程中，控制待處理合金在液 體介質(zhì)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在處理過程中，采用流動(dòng)介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用功率超聲對(duì)合金表面進(jìn)行非晶化處理的方法。所說的處理的方法是在液體介質(zhì)中，采用功率超聲在液體介質(zhì)中的空化作用，產(chǎn)生局部高溫、高壓，對(duì)具有一定非晶形成能力的合金的表面進(jìn)行處理，使合金表面形成非晶化層；其中所說的液體介質(zhì)，是在室溫下有良好的流動(dòng)性，揮發(fā)性低，不易被氧化或不容易著火的液體；其中所說的具有一定的非晶形成能力，是指在冷卻速率為10⁴K/s時(shí)能夠形成完全非晶。本發(fā)明的方法具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；可以有效避免局部出現(xiàn)過燒的現(xiàn)象，能防止合金元素的燒損；表面粗糙度一致性好，可以減少后續(xù)處理的工作量；具有處理過程簡單，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22F3/00GK101358326SQ200810123219
公開日2009年2月4日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者程曉農(nóng), 趙玉濤, 剛 陳 申請人:江蘇大學(xué)