專利名稱：一種制備塊體納米晶/非晶合金的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬納米材料制備技術(shù)范圍，特別涉及一種制備塊體納米晶/非晶合金的方法。
背景技術(shù)：
納米晶金屬材料是近二十年內(nèi)開發(fā)的一類新型材料。他們的結(jié)構(gòu)特征是晶粒尺寸約為1～100nm。最近的研究結(jié)果表明，這類材料的力學(xué)性能、電磁學(xué)性能等均優(yōu)于同化學(xué)成分的大晶粒材料，因此近年來倍受科技工作者的關(guān)注。
目前金屬納米晶材料的制備方法主要有化學(xué)沉淀、氣相沉積和非晶態(tài)金屬的晶化處理等方法，其中非晶態(tài)金屬晶化法制備納米晶材料是目前制備納米晶材料的主要方法之一。該方法是用快速凝固法制備非晶態(tài)金屬薄帶，然后將其加熱至非晶轉(zhuǎn)變溫度或晶化溫度以上保溫；通過控制工藝條件，獲得納米相析出，制備出納米晶材料。近年塊體非晶合金制備取得突破，而塊體材料的應(yīng)用將更方便、更廣泛。對(duì)塊體非晶合金也同樣可采用等溫退火晶化方法來實(shí)現(xiàn)晶化。
等溫晶化方法的主要特點(diǎn)是工藝控制要求較高。因?yàn)樵诰Щ^程中納米晶粒易于長(zhǎng)大，因此必須對(duì)保溫溫度嚴(yán)格控制。溫度較低時(shí)晶粒長(zhǎng)大速度慢，晶化、晶粒難以長(zhǎng)大，但卻又難以晶化。因此，若能開發(fā)出既能晶化、晶粒尺寸又可控或晶化溫度較低的方法，將會(huì)非常有意義。目前尚未見到利用高強(qiáng)脈沖電流直接晶化塊體非晶合金制備塊體納米晶/非晶合金材料或塊體納米晶材料的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出采用高強(qiáng)脈沖電流直接晶化塊體非晶態(tài)合金的一種制備塊體納米晶/非晶合金的方法。該方法的處理工藝為1)采用固體電容充放電的直流脈沖電源，提供實(shí)現(xiàn)晶化的大于103A高峰脈沖電流值；2)針對(duì)塊體非晶合金的特征，選擇電流密度范圍j＝100～10000A/mm2；
3)處理時(shí)間以保證既能晶化獲得納米晶粒，又不至于過熱導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大為準(zhǔn)，處理時(shí)間范圍2秒～60分鐘；3)電流脈沖寬度范圍μ＝10～200μs；4)電流脈沖頻率范圍f＝2～5000Hz。
本發(fā)明的有益效果是采用高強(qiáng)脈沖電流直接晶化塊體非晶態(tài)合金的方法，得到的納米相尺寸均勻，晶化組織均勻。該方法可在相對(duì)較低的溫度下實(shí)現(xiàn)納米晶化。
具體實(shí)施例方式
該方法的處理工藝為1)采用固體電容充放電的直流脈沖電源，提供實(shí)現(xiàn)晶化的大于103A高峰脈沖電流值；2)針對(duì)塊體非晶合金的特征，選擇電流密度范圍j＝100～10000A/mm2；3)處理時(shí)間以保證既能晶化獲得納米晶粒，又不至于過熱導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大為準(zhǔn)，處理時(shí)間范圍2秒～60分鐘；3)電流脈沖寬度范圍μ＝10～200μs；4)電流脈沖頻率范圍f＝2～5000Hz。
本發(fā)明的理論基礎(chǔ)原理是利用電流和金屬原子的交互作用，促進(jìn)原子擴(kuò)散遷移，促進(jìn)晶核生成和納米相析出。同時(shí)，使用脈沖電流可使材料溫升不至于過高，因此既能促進(jìn)晶核均勻生成，又抑制晶粒長(zhǎng)大。下面例舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。
一.ZrTiCuNiBe非晶合金利用高強(qiáng)脈沖電流對(duì)塊體ZrTiCuNiBe非晶合金進(jìn)行晶化制備出晶粒尺寸為4～30nm的納米晶合金。工藝參數(shù)為；1)電流密度j＝500～5000A/mm22)工作電壓V＝380V3)電流脈沖寬度μ＝20～100μs4)電流脈沖頻率f＝5～200Hz
5)處理時(shí)間5秒～60分鐘二.ZrTiCuNiAl非晶化合金利用高強(qiáng)脈沖電流對(duì)塊體ZrTiCuNiAl非晶合金進(jìn)行晶化制備出晶粒尺寸為10～60nm的納米晶合金。工藝參數(shù)為；1)電流密度j＝800-8000A/mm22)工作電壓V＝380V3)電流脈沖寬度μ＝40～200μs4)電流脈沖頻率f＝10～300Hz5)處理時(shí)間8秒～40分鐘制備塊體納米晶/非晶合金材料或納米晶材料的工藝方法來取代傳統(tǒng)的等溫晶化工藝方法，以獲得晶粒細(xì)小、組織均勻的塊體納米晶/非晶合金材料。
權(quán)利要求
1.一種制備塊體納米晶/非晶合金的方法，其特征在于該方法的處理工藝為1)采用固體電容充放電的直流脈沖電源，提供實(shí)現(xiàn)晶化的大于103A高峰脈沖電流值；2)針對(duì)塊體非晶合金的特征，選擇電流密度范圍j＝100～10000A/mm2；3)處理時(shí)間以保證既能晶化獲得納米晶粒，又不至于過熱導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大為準(zhǔn)，處理時(shí)間范圍2秒～60分鐘；4)電流脈沖寬度范圍μ＝10～200μs；5)電流脈沖頻率范圍f＝2～5000Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于金屬納米材料制備技術(shù)范圍的一種制備塊體納米晶/非晶合金的方法。采用固體電容充放電的直流脈沖電源，針對(duì)塊體非晶合金的特征，選擇電流密度范圍j＝100～10000A/mm
文檔編號(hào)C22F1/00GK1598034SQ200410056890
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者姚可夫 申請(qǐng)人:清華大學(xué)