一種具有涂層的鋯基非晶合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合金材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種具有涂層的鋯基非晶合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金具有比相同或相似成分的晶態(tài)合金更加優(yōu)異的力學(xué)性能、物理化學(xué)性能，超高的耐磨耐蝕性以及良好的加工性能等特點(diǎn)。這些優(yōu)異的性能使得非晶合金在功能材料領(lǐng)域和結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域均展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)使得非晶合金作為一種新型材料逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0003]目前，世界上對(duì)于非晶合金的應(yīng)用主要集中在條帶及變壓器鐵芯的應(yīng)用，而對(duì)于塊體非晶合金的應(yīng)用幾乎沒(méi)有什么例子，這主要是由于以下幾個(gè)原因造成的:
1、缺乏好的非晶合金的成分。在眾多非晶合金體系中，Zr基合金由于其優(yōu)異的性能和良好的非晶形成能力，被認(rèn)為是最可以應(yīng)用的非晶合金。
[0004]2、缺乏生產(chǎn)上可重復(fù)性好的非晶合金。一直以來(lái)，非晶合金都無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室條件與生產(chǎn)條件的對(duì)接，即在實(shí)驗(yàn)室條件下獲得的非晶合金在生產(chǎn)條件中其質(zhì)量不穩(wěn)定，重復(fù)性不好，所得產(chǎn)品不完全是非晶結(jié)構(gòu)，不能大規(guī)模生產(chǎn)。
[0005]3、非晶合金具有非常多的優(yōu)異的力學(xué)性能，如高硬度、高強(qiáng)度、良好耐蝕性能，但同時(shí)非晶合金也具有塑性和韌性差，作為結(jié)構(gòu)件時(shí)易發(fā)生脆性斷裂的問(wèn)題，這些缺點(diǎn)一直制約著非晶合金構(gòu)件的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種具有涂層的鋯基非晶合金的制備方法，該鋯基非晶合金，具有優(yōu)異的機(jī)械性能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有涂層的鋯基非晶合金的制備方法，該錯(cuò)基非晶合金由以下原子配比的合金制成:(Zn—xAlx)i—a—b—cCuaPrbNic，其中X=0.25-0.35，a=0.12-0.17，b=0.03-0.04，c=0.05-0.08
該方法包括如下步驟:
(I)制備合金
按照配方配比分別稱取合金原料，在真空條件或氬氣氣氛中通過(guò)電弧熔煉將原料熔煉，在原料熔化過(guò)程中，在規(guī)律震動(dòng)熔煉爐條件下，使原料全部轉(zhuǎn)化為熔液，反復(fù)熔煉3-4次;熔煉過(guò)程的真空度為10—1HO-3Pa，氬氣氣氛壓力為0.01-0.05MPa，經(jīng)過(guò)冷卻后，得到非晶復(fù)合材料鑄錠；
將所述非晶復(fù)合材料鑄錠放入重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1500-1510°C;所述重熔管式坩禍放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)，其頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4mm處，所述重熔管式坩禍內(nèi)放置一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞和管式坩禍內(nèi)壁的間隙為l-2mm，所述母合金置于重熔管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金絲，其中真空成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為25-27m/s，所得合金絲的直徑為100-200微米；
(2)通過(guò)常規(guī)的金屬材料成型工藝對(duì)合金絲進(jìn)行成型，得到鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，其中常規(guī)的金屬材料成型工藝是指常規(guī)的壓鑄工藝或常規(guī)的吸鑄工藝；
(3)在鋯基非晶合金產(chǎn)品基體覆蓋涂層
在裝有攪拌器的三口燒瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩爾比為3:2:2;在攪拌下滴入醋酸，加入量為5g/100mL，室溫反應(yīng)3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加入量分別為10g/100mL和5g/100mL，然后室溫下攪拌20min得到溶膠待用;然后將市售的粒度為50-100nm的ZrC納米微粉和溶膠混合得到涂料，ZrC納米微粉和溶膠的重量比為6:0.4-0.6;
然后將上述涂料涂抹到上述鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，涂層厚度為3-5微米;經(jīng)15min烘烤固化，烘烤溫度為130°C，得到具有涂層的鋯基非晶合金產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明制備的鋯基非晶合金產(chǎn)品，通過(guò)優(yōu)化選擇則原材料配比，來(lái)提高合金形成能力，并在基體上涂覆ZrC涂層，使得產(chǎn)品具有極高的韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例一
本實(shí)施例錯(cuò)基非晶合金由以下原子配比的合金制成:(Z r 0.7 5 A I 0.2 5 )ο.8oCu0.12Pr0.03N1.05。
[0009]按照配方配比分別稱取合金原料，在真空條件或氬氣氣氛中通過(guò)電弧熔煉將原料熔煉，在原料熔化過(guò)程中，在規(guī)律震動(dòng)熔煉爐條件下，使原料全部轉(zhuǎn)化為熔液，反復(fù)熔煉3次;熔煉過(guò)程的真空度為10—1Pa，氬氣氣氛壓力為0.0lMPa，經(jīng)過(guò)冷卻后，得到非晶復(fù)合材料鑄錠。
[0010]將所述非晶復(fù)合材料鑄錠放入重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1500°C;所述重熔管式坩禍放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)，其頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4mm處，所述重熔管式坩禍內(nèi)放置一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞和管式坩禍內(nèi)壁的間隙為l-2mm，所述母合金置于重熔管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金絲，其中真空成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為25m/s，所得合金絲的直徑為100微米。
[0011]通過(guò)常規(guī)的金屬材料成型工藝對(duì)合金絲進(jìn)行成型，得到鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，其中常規(guī)的金屬材料成型工藝是指常規(guī)的壓鑄工藝或常規(guī)的吸鑄工藝。
[0012]在裝有攪拌器的三口燒瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩爾比為3:2: 2;在攪拌下滴入醋酸，加入量為5g/100mL，室溫反應(yīng)3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加入量分別為10g/100mL和5g/100mL，然后室溫下攪拌20min得到溶膠待用;然后將市售的粒度為50-100nm的ZrC納米微粉和溶膠混合得到涂料，ZrC納米微粉和溶膠的重量比為6:0.4。
[0013]然后將上述涂料涂抹到上述鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，涂層厚度為3微米;經(jīng)15min烘烤固化，烘烤溫度為130°C，得到具有涂層的鋯基非晶合金產(chǎn)品。
[0014]實(shí)施例二本實(shí)施例錯(cuò)基非晶合金由以下原子配比的合金制成:(Z r 0.6 5 A I 0.3 5 )
0.7iCu0.17Pr0.04N1.0s ο
[0015]按照配方配比分別稱取合金原料，在真空條件或氬氣氣氛中通過(guò)電弧熔煉將原料熔煉，在原料熔化過(guò)程中，在規(guī)律震動(dòng)熔煉爐條件下，使原料全部轉(zhuǎn)化為熔液，反復(fù)熔煉4次;熔煉過(guò)程的真空度為10—3Pa，氬氣氣氛壓力為0.05MPa，經(jīng)過(guò)冷卻后，得到非晶復(fù)合材料鑄錠。
[0016]將所述非晶復(fù)合材料鑄錠放入重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1510°C;所述重熔管式坩禍放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)，其頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4mm處，所述重熔管式坩禍內(nèi)放置一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞和管式坩禍內(nèi)壁的間隙為l-2mm，所述母合金置于重熔管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金絲，其中真空成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為27m/s，所得合金絲的直徑為200微米。
[0017]通過(guò)常規(guī)的金屬材料成型工藝對(duì)合金絲進(jìn)行成型，得到鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，其中常規(guī)的金屬材料成型工藝是指常規(guī)的壓鑄工藝或常規(guī)的吸鑄工藝。
[0018]在裝有攪拌器的三口燒瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩爾比為3:2: 2;在攪拌下滴入醋酸，加入量為5g/100mL，室溫反應(yīng)3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加入量分別為10g/100mL和5g/100mL，然后室溫下攪拌20min得到溶膠待用;然后將市售的粒度為50-100nm的ZrC納米微粉和溶膠混合得到涂料，ZrC納米微粉和溶膠的重量比為6: 0.6ο
[0019]然后將上述涂料涂抹到上述鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，涂層厚度為5微米;經(jīng)15min烘烤固化，烘烤溫度為130°C，得到具有涂層的鋯基非晶合金產(chǎn)品。
[0020]比較例將純度大于99.9%的合金原料混合均勻，合金原料的原子摩爾配比為Zr: 40，Hf: 5，Al:
20,Ni:20o
[0021]將混合好的原料在氬氣氣氛中通過(guò)電弧熔煉將原料熔煉。在原料熔化過(guò)程中，有規(guī)律震動(dòng)熔煉爐至原料全部轉(zhuǎn)化為熔液，反復(fù)熔煉3次;熔煉過(guò)程的真空度為10—3Pa，氬氣氣氛壓力為0.0lMPa，冷卻后得到非晶合金鑄錠。熔煉后冷卻速度為102K/s。
[0022]通過(guò)壓鑄方法得到上述非晶合金產(chǎn)品。
[0023]非晶合金的韌性使用金屬擺錘測(cè)試儀按照《GB/T229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，在室溫25攝氏度條件下對(duì)非晶合金制成的標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣長(zhǎng)55cm，橫截面為10 X 1cm方形截面，V型缺口，擺錘刀刃選用2mm，測(cè)試試樣的吸收功KV2，KV2值越高表示試樣的沖擊韌性越好。KV2單位為焦耳。
[0024]對(duì)相同形狀和尺寸的實(shí)施例1-2及比較例的非晶合金進(jìn)行磁性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示:實(shí)施例1-2的KV2相對(duì)比較例增加23%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有涂層的鋯基非晶合金的制備方法，該鋯基非晶合金由以下原子配比的合金制成:(Zn—XA1X)1—a—b-CCuaPrbNic，其中X=0.25-0.35，a=0.12-0.17，b=0.03-0.04，c=0.05-0.08 該方法包括如下步驟: (1)制備合金 按照配方配比分別稱取合金原料，在真空條件或氬氣氣氛中通過(guò)電弧熔煉將原料熔煉，在原料熔化過(guò)程中，在規(guī)律震動(dòng)熔煉爐條件下，使原料全部轉(zhuǎn)化為熔液，反復(fù)熔煉3-4次;熔煉過(guò)程的真空度為10—IlCT3Pa，氬氣氣氛壓力為0.01-0.05MPa，經(jīng)過(guò)冷卻后，得到非晶復(fù)合材料鑄錠； 將所述非晶復(fù)合材料鑄錠放入重熔管式坩禍中進(jìn)行重熔，重熔溫度為1500-1510°C;所述重熔管式坩禍放入真空感應(yīng)成型爐內(nèi)，其頂部置于真空感應(yīng)成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣之下2-4mm處，所述重熔管式坩禍內(nèi)放置一個(gè)可上下移動(dòng)的耐火柱塞，該耐火柱塞和管式坩禍內(nèi)壁的間隙為l-2mm，所述母合金置于重熔管式坩禍內(nèi)的耐火柱塞頂面熔化，熔化后被轉(zhuǎn)輪輪緣拖拽形成合金絲，其中真空成型爐轉(zhuǎn)輪輪緣的旋轉(zhuǎn)線速度為25-27m/s，所得合金絲的直徑為100-200微米； (2)通過(guò)常規(guī)的金屬材料成型工藝對(duì)合金絲進(jìn)行成型，得到鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，其中常規(guī)的金屬材料成型工藝是指常規(guī)的壓鑄工藝或常規(guī)的吸鑄工藝； (3)在鋯基非晶合金產(chǎn)品基體覆蓋涂層 在裝有攪拌器的三口燒瓶中按比例加入正硅酸乙酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙醇，其摩爾比為3:2:2;在攪拌下滴入醋酸，加入量為5g/100mL，室溫反應(yīng)3h后，加入甲基丙烯酸甲酯和引發(fā)劑偶氮二異丁腈，加入量分別為10g/100mL和5g/100mL，然后室溫下攪拌20min得到溶膠待用;然后將市售的粒度為50-100nm的ZrC納米微粉和溶膠混合得到涂料，ZrC納米微粉和溶膠的重量比為6:0.4-0.6; 然后將上述涂料涂抹到上述鋯基非晶合金產(chǎn)品基體，涂層厚度為3-5微米;經(jīng)15min烘烤固化，烘烤溫度為130°C，得到具有涂層的鋯基非晶合金產(chǎn)品。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有涂層的鋯基非晶合金的制備方法，該鋯基非晶合金由以下原子配比的合金制成：（Zr1-xAlx）1-a-b-cCuaPrbNic，其中x=0.25-0.35，a=0.12-0.17，b=0.03-0.04，c=0.05-0.08。本發(fā)明制備的鋯基非晶合金產(chǎn)品，通過(guò)優(yōu)化選擇則原材料配比，來(lái)提高合金形成能力，并在基體上涂覆ZrC涂層，使得產(chǎn)品具有極高的韌性。
【IPC分類】C09D1/00, C22C45/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105671462
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610234785
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日