專利名稱：一種鋁基納米/非晶復(fù)相材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米和非晶材料，特別提供了一種Al-Ni-Ce-Fe納米/非晶復(fù)相材料。
鋁合金作為現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的材料之一，如何有效地改善其微結(jié)構(gòu)特性，獲得更加優(yōu)異的綜合性能成為當(dāng)前材料工作者的主要研究目標(biāo)。近年來，日本的Akihisa Inouc等人采用單輥快淬工藝在Al-RE，Al-V-Fe，Al-Cr-Re等合金系中制備出了非晶態(tài)合金，為鋁合金組織制備多元化(非晶、納米晶、準(zhǔn)晶、微晶)以及鋁合金應(yīng)用范圍的拓寬奠定了基礎(chǔ)。目前制備鋁基非晶與納米晶合金主要采用熔體急冷和機(jī)械合金化法，因鋁合金形成非晶能力有限，對形成非晶的成分要求嚴(yán)格，條帶成型困難，合金化時間長，成品率低等因素，從而大大地限制其廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁基納米/非晶復(fù)相材料，其在工業(yè)上更易實現(xiàn)且性能優(yōu)良。
本發(fā)明提供的Al-Ni-Ce-Fe納米/非晶復(fù)相材料，其特征在于基本成份為(原子百分比)Ni7～15，F(xiàn)e0.5～5，Ce1～6，Al余量。本發(fā)明中Ni與Fe元素在形成納米相組織中其有一定的可替代性，F(xiàn)e元素價格低廉，但在Al合金中Ni元素較Fe元素具有更強(qiáng)的非晶形成能力，因而兩元素配比應(yīng)適當(dāng)；Ce元素的作用主要是細(xì)化組織，顯著提高合金的非晶形成能力，有效地控制該材料中彌散納米相與非晶相的體積比，最終提高大塊體材料的綜合力學(xué)性能。
本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有廣泛采用的非晶與納米材料的化學(xué)成分與制備技術(shù)，采用超聲氣體霧化急冷技術(shù)制備Al-Ni-Ce-Fe納米/非晶復(fù)相材料，即通過高速氣體流沖擊合金液流使其分散為微小液滴并冷卻成微細(xì)粉。其特征在于霧化壓力為4.0～8.0MPa，霧化溫度為1100～1350℃，噴射角度為40～55°，質(zhì)流比為0.35～0.75。該工藝生產(chǎn)效率高且合金粉末呈球形，有利于后續(xù)的成型工藝，適用于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。在本發(fā)明的成份及超聲氣體霧化工藝參數(shù)下，制備的Al-Ni-Ce-Fe合金粉末在40μm以下時均為納米/非晶復(fù)相結(jié)構(gòu)即由納米fcc-Al與非晶雙相或納米fcc-Al、Al3(Ni，F(xiàn)e)、Al11Ce3與非晶多相復(fù)合構(gòu)成，粉末熱致密化制得棒材的室溫抗拉強(qiáng)度大于750MPa，彈性模量大于90GPa。下面通過實施例詳述本發(fā)明。
附

圖1為霧化工藝制備的Al-Ni-Ce-Fe納米復(fù)相材料急冷態(tài)X射線衍射結(jié)果。
實施例1原材料為工業(yè)純鋁(99.7％)，工業(yè)純鐵(99％)，純鎳(99.5％)，金屬鈰(99.5％)，接Al84Ni11Ce3Fe2原子百分比配料4Kg，超聲氣體霧化設(shè)備真空度為4.7×10-3乇，霧化工藝參數(shù)為霧化介質(zhì)He氣霧化溫度1260℃霧化壓力6.2MPa射流角度40°導(dǎo)流管直徑4.2mm質(zhì)流比0.45制得Al-Ni-Ce-Fe合金粉末的平均粒度為34μm，急冷態(tài)組織為非晶相與納米fcc-Al雙相結(jié)構(gòu)。粉末熱擠壓棒材的室溫拉伸強(qiáng)度為810MPa，彈性模量為95GPa，延伸率3.2％。
實施例2原材料與實施例1同，按Al82Ni13Ce2Fe3原子百分比配料5Kg，超聲氣體霧化設(shè)備真空度為5.8×10-3乇，霧化工藝參數(shù)為霧化介質(zhì) N2氣霧化溫度 1300℃霧化壓力 6.8MPa射流角度 45°導(dǎo)流管直徑3.6mm質(zhì)流比0.51制得Al-Ni-Ce-Fe合金粉末的平均粒度為43μm，X射線衍射結(jié)果見附圖1。不同粒度的粉末顆粒急冷態(tài)組織為＜25μm由非晶相與納米fcc-Al雙相結(jié)構(gòu)構(gòu)成；25～42μm由納米fcc-Al、Al3(Ni，F(xiàn)e)、Al11Ce3與非晶多相復(fù)合構(gòu)成；＞42μm則失去了非晶相的特征。粉末熱擠壓棒材的室溫拉伸強(qiáng)度為785MPa，彈性模量為88GPa，延伸率為4.8％。
實施例3原材料與實施例1同，按Al84Ni9Ce6Fe1原子百分比配料4.5Kg，超聲氣體霧化設(shè)備真空度為5.4×10-3乇，霧化工藝參數(shù)為
霧化介質(zhì)N2氣霧化溫度1230℃霧化壓力7.5MPa射流角度50°導(dǎo)流管直徑3.9mm質(zhì)流比0.42制得Al-Ni-Ce-Fe合金粉末的平均粒度為40μm，不同粒度的粉末顆粒急冷態(tài)組織為＜28μm由非晶相與納米fcc-Al雙相結(jié)構(gòu)構(gòu)成28～45μm由納米fcc-Al、Al3(Ni，F(xiàn)e)、Al11Ce3與非晶多相復(fù)合構(gòu)成；＞45μm則失去了非晶相的特征。粉末熱擠壓棒材的室溫拉伸強(qiáng)度為796MPa，彈性模量為91GPa，延伸率為4.2％。
權(quán)利要求
1.一種Al-Ni-Ce-Fe納米/非晶復(fù)相材料，其特征在于基本成份為(原子百分比)Ni7～15，F(xiàn)e0.5～5，Ce1～6，Al余量。
2.一種權(quán)利要求1所述材料的超聲氣體霧化制備工藝，其特征在于霧化壓力為4.0～8.0MPa，霧化溫度為1100～1350℃，噴射角度為40～55°，質(zhì)流比為0.35～0.75。
全文摘要
一種Al－Ni－Ce－Fe納米/非晶復(fù)相材料,其特征在于:基本成份為(原子百分比)Ni7～15,Fe0.5～5,Ce1～6,Al余量。上述材料的超聲氣體霧化制備工藝,霧化壓力為4.0～8.0MPa,霧化溫度為1100～1350℃,噴射角度為40～55°,質(zhì)流比為0.35～0.75。本發(fā)明在工業(yè)上更易實現(xiàn)且性能優(yōu)良。
文檔編號C22C1/04GK1245222SQ98114248
公開日2000年2月23日 申請日期1998年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月19日
發(fā)明者王建強(qiáng), 常新春, 侯萬良, 盧柯, 胡壯麒 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所