Al-Ni-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Al-Ni-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法，所述合金包含如下摩爾原子百分比含量的各組分：Al85.5～86.5％，Ni8.5～9.5％，La1～4％，RE1～4％；所述RE為Ce、Dy或Gd。本發(fā)明還涉及該Al-Ni-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的制備方法。與現(xiàn)有鋁基非晶合金相比，本發(fā)明以鋁為主要成分，以鎳、鑭、鈰、鏑、釓為合金元素，通過楔形銅模真空吸鑄方式制備的Al-Ni-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金，具有非晶形成能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該系列鋁基非晶合金的強(qiáng)非晶形成能力使其在新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】A1-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非晶合金及其制備方法，具體涉及一種Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自 1988 年，Y.He (Y.He, S.J.Poon and G.J.Shiflet, Synthesis and Propertiesof Metallic Glasses that Contain Aluminum, Science,1988, Vol.241,1640-1642)和A.1noue(A.1noue, K.0htera, A.-P.Tsai and T.Masumoto, Aluminum-Based AmorphousAlloys with Tensile Strength above980MPa(100kg/mm2) ,Japanese Journal of AppliedPhysics, 1988, Vol.27，pL479_L482)等人開發(fā)出鋁含量超過80% (摩爾分?jǐn)?shù))、強(qiáng)度高、韌性較好的鋁基非晶合金，而且由于鋁基非晶合金具有高比強(qiáng)度、低密度等系列優(yōu)點(diǎn)，使得鋁基非晶合金作為一種潛力巨大的工程材料受到廣泛重視。目前制約鋁基非晶合金應(yīng)用的主要限制是非晶合金的非晶形成能力較弱，熔體快速凝固直接制備得到的鋁基非晶合金尺寸較小。對于 Al 基 Al-N1-La 合金，ff.S.Sanders (ff.S.Sanders, J.S.Warner,D.B.Miracle,Stability of Al-rich glasses in the Al-La-Nisystem,Intermetallics,2006，Vol.14,348-351.)發(fā)現(xiàn)形成非晶的最佳成分位于Al85Ni9La5，用噴鑄方法制備的楔形試樣上完全非晶區(qū)域的臨界厚度平均可達(dá)660 μ m，是目前已知三元Al基非晶中非晶形成形成最佳的成分。元素置換是提高合金非晶形成能力的普遍做法，中國專利CN101838780，一種Al-N1-La-Ce系鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法，采用線速度為lOm/s，制備的 Al84Ni10Ce6_xLax(x = 1-6, at.% )、Al84Ni10_yCe6Lay (y = 1-3, at.% )和 Al84_zNi10Ce6Laz (z=1-3，at.% )非晶薄帶厚度最大只有105 μ m。中國專利CN101838778，一種Al-N1-Ce-Pr系鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法，采用線速度為5m/s，制備出了非晶形成能力更強(qiáng)的A184Ni 1(l-xCe6P;rx (X = 0-4, at.% ), Al84^yNi10Ce6Pry (z = 1-4, at.% )和 Al84Ni10Ce6_zPrz (z =1-6，at.% )非晶薄帶。 這些研究結(jié)果表明除了合金成分，置換RE原子的合理選擇也是制備大塊鋁基非晶合金的合金成分也是急需解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有Al基合金非晶形成能力不足以制備尺寸較大的非晶合金，提供了一種Al-N1-La-RE系四元鋁基非晶態(tài)合金及其制備方法，本發(fā)明提供的合金具有非晶形成能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]第一方面，本發(fā)明涉及一種Al-N1-La-RE (RE = Ce, Dy，Gd)系鋁基非晶態(tài)合金，所述合金包含如下摩爾原子百分比含量的各組分:A185.5~86.5%，Ν?8.5~9.5%，Lal~4%, REl ~4% ;所述 RE 為 Ce、Dy 或 Gd。
[0006]優(yōu)選地，所述合金的包含如下摩爾原子百分比含量的各組分:A185.5~86.5%、Ν?8.5 ~9.5%,La3.5%,REl.5%0 更優(yōu)選為:A186%, Ni9%, La3.5%,REl.5%0[0007]第二方面，本發(fā)明涉及一種制備上述Al-N1-La-RE(RE = Ce,Dy,Gd)系鋁基非晶態(tài)合金的方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一，以純金屬塊體Al、N1、La和RE = (Ce，Dy，Gd)為原料，按照上述的各組分的摩爾原子百分比含量配料；
[0009]步驟二，在以鈦為吸氧劑、以惰性氣體為保護(hù)氣條件下，采用電弧爐反復(fù)熔煉直至所述原料熔煉均勻，然后在惰性氣體氣氛保護(hù)下自然冷卻，制得母合金錠；
[0010]步驟三，將所述母合金錠切成合金塊體，在以鈦為吸氧劑、以惰性氣體為保護(hù)氣氛的電弧爐中通過電弧熔煉方法熔化所述合金塊體，待完全熔化后獲得合金熔體，通過真空吸鑄方式將所述合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得。
[0011]優(yōu)選地,步驟一中，純金屬塊體Al、N1、La和RE ( = Ce, Dy, Gd)使用之前進(jìn)行預(yù)處理，具體為將表面氧化皮去除并用超聲波清洗。
[0012]優(yōu)選地，步驟二中，所述反復(fù)熔煉具體為:每次熔煉前均用純鈦耗氧，熔煉電流為200A，每次熔煉時(shí)間為lmin。
[0013]優(yōu)選地，步驟二和/或步驟三中，所述惰性氣體為氬氣。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電弧爐中的氬氣純度大于99.999%、氣壓為1.1~1.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)
大氣壓。
[0015]優(yōu)選地，步驟三中，所述合金塊體在熔煉前先去除其表面的氧化皮。
[0016]優(yōu)選地，步驟三中，所述電弧熔煉的電流為200A。
[0017]優(yōu)選地，步驟三中，所述楔形銅模的夾角為5°。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:與現(xiàn)有鋁基非晶合金相比，本發(fā)明以鋁為主要成分、鎳、鑭、鈰、鏑、釓為合金元素，通過楔形銅模真空吸鑄方式制備的Al-N1-La-RE (RE = Ce, Dy，Gd)系鋁基非晶態(tài)合金，具有非晶形成能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該系列鋁基非晶合金的強(qiáng)非晶形成能力使其在新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0020]圖1是本發(fā)明提供的Al86Ni9La5合金楔形試樣的金相照片圖；
[0021]圖2是本發(fā)明提供的Al86Ni9La5和Al86Ni9La^REu楔形試樣上非晶部分的圖譜分析結(jié)果圖；
[0022]圖3是本發(fā)明提供的Al86Ni9La5和Al86Ni9LauRE^楔形試樣非晶部分的DSC曲線分析結(jié)果圖，升溫速率為20K/min ；
[0023]圖4是本發(fā)明提供的Al86Ni9La5楔形試樣非晶部分的選區(qū)電子衍射譜和明場像的高分辨照片；其中(a)為TEM明場像，右上角插圖為選區(qū)電子衍射SAED花樣，(b)為TEM明場像的高分辨照片；
[0024]圖5是本發(fā)明提供的Al86Ni9(LahCex)5U = 0 — 1)合金楔形試樣上非晶臨界厚度平均值[Ce含量變化曲線圖；
[0025]圖6是本發(fā)明提供的Al86Ni9La4Ce1合金楔形試樣的金相照片；
[0026]圖7是本發(fā)明提供的Al86Ni9La3.5Ceh5合金楔形試樣的金相照片；[0027]圖8是本發(fā)明提供的Al86Ni9La1Ce4合金楔形試樣的金相照片；
[0028]圖9是本發(fā)明提供的Al86。5Ni8.SLa4Ce1合金楔形試樣的金相照片；
[0029]圖10是本發(fā)明提供的Al86.5Ni8.5La3Ce2合金楔形試樣的金相照片；
[0030]圖11是本發(fā)明提供的Al86.5Ni8.^a1Ce4合金楔形試樣的金相照片；
[0031]圖12是本發(fā)明提供的Al85.5Ni9.5La4Cei合金楔形試樣的金相照片；
[0032]圖13是本發(fā)明提供的Al85.5Ni9.5La3Ce2合金楔形試樣的金相照片；
[0033]圖14是本發(fā)明提供的Al85.5Ni9.5LaiCe4合金楔形試樣的金相照片；
[0034]圖15是本發(fā)明提供的Al86Ni9La3.5Dyh5合金楔形試樣的金相照片；
[0035]圖16是本發(fā)明提供的Al86Ni9Lai5Gdh5合金楔形試樣的金相照片。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]本發(fā)明的實(shí)施例采用純金屬塊體Al、N1、La、RE(RE為Ce、Dy或Gd)為原料，制備出多種成分的Al-N1-La-RE(RE = Ce, Dy，Gd)系鋁基非晶態(tài)合金。本發(fā)明采用的原料均為市售的高純塊狀金屬，按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)其純度為=Al (≥99.999% )、Ni (≥99.99% )、La(≥ 99.9% )、Ce (≥ 99.9% )、Dy (≥99.9% )、Gd(≥ 99.9% )。
[0038]實(shí)施例1
[0039]本實(shí)施例涉及一種Al86Ni9La5合金及其制備方法。
[0040]采用市售高純Al、N1、La塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理(具體為將表面氧化皮去除并用超聲波清洗)，并按照摩爾百分比含量A186%、Ni9%,La5%稱取相應(yīng)金屬塊體,然后在気氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、Ni和La三種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次(每次熔煉前均用純鈦耗氧,熔煉電流為200A,每次熔煉時(shí)間為lmin)。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al86Ni9La5合金楔形試樣。
[0041]實(shí)施例2
[0042]本實(shí)施例涉及一種Al86Ni9La4Ce1合金及其制備方法。
[0043]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A186 %、Ni9 %、La4 %、Ce I %稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al86Ni9La4Ce1合金楔形試樣。
[0044]實(shí)施例3[0045]本實(shí)施例涉及一種Al86Ni9La3.5Ce1.5合金及其制備方法。
[0046]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量八186%、祖9%、1^3.5%、(^1.5%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%,氣壓為1.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到楔形銅模中，即得Al86Ni9La3.5Ce1.5合金楔形試樣。
[0047]實(shí)施例4
[0048]本實(shí)施例涉及一種Al86Ni9La1Ce4合金及其制備方法。
[0049]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A186 %、Ni9 %、Lal %、Ce4%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、M1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到楔形銅模中，即得Al86Ni9La1Ce4合金楔形試樣。
[0050]實(shí)施例5
[0051]本實(shí)施例涉及一種Al8f^5Nia5La4Ce1合金及其制備方法。
[0052]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A 186.5 %、Ni8.5 %、La4 %、Ce I %稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al86.5Ni8.^a4Ce1合金楔形試樣。
[0053]實(shí)施例6
[0054]本實(shí)施例涉及一種Al86.5Ni8.5La3Ce2合金及其制備方法。
[0055]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A186.5%、Ni8.5%,La3%, Ce2%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al86 5Ni8 5La3Ce2合金楔形試樣。
[0056]實(shí)施例7
[0057]本實(shí)施例涉及一種Al86.5Ni8.Xe4合金及其制備方法。
[0058]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A186.5 %、Ni8.5 %、Lal %、Ce4%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al86.5Ni8.^a1Ce4合金楔形試樣。
[0059]實(shí)施例8
[0060]本實(shí)施例涉及一種Al85.5Ni9.5La4Cei合金及其制備方法。
[0061]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A185.5 %、Ni9.5 %、La4 %、Ce I %稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al85.5Ni9.^a4Ce1合金楔形試樣。
[0062]實(shí)施例9
[0063]本實(shí)施例涉及一種Al85.5Ni9.5La3Ce2合金及其制備方法。
[0064]采用市售高純A l、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A185.5%、Ni9.5%,La3%, Ce2%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al85 5Ni9 5La3Ce2合金楔形試樣。
[0065]實(shí)施例10
[0066]本實(shí)施例涉及一種Al85.5Ni9.^a1Ce4合金及其制備方法。
[0067]采用市售高純Al、N1、La、Ce塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A185.5 %、Ni9.5 %、Lal %、Ce4%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(惰性氣體純度大于99.999%，氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Ce四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.15個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到事先烘干的楔形銅模中，即得Al85.5Ni9.^a1Ce4合金楔形試樣。
[0068]比較以上實(shí)施例中各楔形試樣非晶部分的最大厚度可知，Al86Ni9La15Ceh5合金具有最好的非晶形成能力。究其原因在于，這樣一種比例的稀土原子搭配，可以使合金熔體的原子堆垛密度最大，冷卻過程中不易發(fā)生結(jié)晶。由此出發(fā)，分別進(jìn)行了以Dy代La和以Gd代La的實(shí)驗(yàn)研究，均取得了很好的效果，具體如以下實(shí)施例11、12。
[0069]實(shí)施例U
[0070]本實(shí)施例涉及一種Al86Ni9Lai5Dyh5合金及其制備方法。
[0071]采用市售高純Al、N1、La、Dy塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A186%、Ni9%、La3.5%,Dyl.5%稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Dy四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到楔形銅模中，即得Al86Ni9Lai5Dyu合金楔形試樣。
[0072]實(shí)施例12 [0073]本實(shí)施例涉及一種Al86Ni9Lai5Gdh5合金及其制備方法。
[0074]采用市售高純Al、N1、La、Gd塊狀金屬為原始材料，先將高純金屬塊體進(jìn)行表面清理，并按照摩爾百分比含量A186La3.5%,Gdl.5 %稱取相應(yīng)金屬塊體，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將Al、N1、La和Gd四種金屬塊體熔煉成母合金錠。為使得母合金錠成分均勻，每組試樣均熔煉6次。然后從母合金錠上切取2g左右合金，并去除表面氧化膜，然后在氬氣保護(hù)性氣氛下(氣壓為1.1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，通過電弧熔煉方法將其熔化，并迅速通過真空吸鑄方法將合金熔體吸鑄到楔形銅模中，即得Al86Ni9LauGc^5合金楔形試樣。
[0075]實(shí)施結(jié)果
[0076]對于實(shí)施例1制備的Al86Ni9La5合金試樣，從其金相照片圖(圖1)中可以發(fā)現(xiàn)，其存在兩個(gè)明顯不同的區(qū)域，分別對應(yīng)在完全非晶區(qū)和晶體區(qū)域，其形成非晶臨界厚度平均為540 μ m。圖2為Al86Ni9La5 (實(shí)施例1)和Al86Ni9La^RE1.5(實(shí)施例3、11、12)楔形試樣上非晶部分的XRD圖譜分析結(jié)果圖，圖4為Al86Ni9La5楔形試樣非晶部分的選區(qū)電子衍射和明場相的高分辨照片；圖2中的XRD圖譜中典型的非晶“饅頭峰”和圖4中的HRTEM圖像中無規(guī)則排列的原子也均證實(shí)了實(shí)施例1制得的Al86Ni9La5楔形試樣上在厚度小于臨界厚度時(shí)為完全非晶。Al86Ni9La5和Al86Ni9LauREu楔形試樣非晶部分的DSC曲線的分析結(jié)果如圖3所示，由圖3可知:本發(fā)明實(shí)施例1的Al86Ni9La5非晶試樣具有明顯的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg和過冷液相區(qū)。圖5為Al86Ni9(La^Cex)5合金楔形試樣上非晶臨界厚度平均f隨Ce含量變化曲線圖，從圖5中可以看出，Al86Ni9La3.Weh5合金在全部Al86Ni9(LahCex)5中非晶形成能力最強(qiáng)。對于實(shí)施例2制備的Al86Ni9La4Ce1合金試樣,從其金相照片圖(圖6)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為615 μ m。對于實(shí)施例3制備的Al86Ni9La3.5Ce1.5合金試樣，從其金相照片圖(圖7)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為670μπι。對于實(shí)施例4制備的Al86Ni9La1Ce4合金試樣，從其金相照片圖(圖8)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為515ym0對于實(shí)施例5制備的4186.5附8.51^4(^合金試樣，從其金相照片圖(圖9)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為530 μ m。對于實(shí)施例6制備的八186.5附8.51^3(^2合金試樣，從其金相照片圖(圖10)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為560μπι。對于實(shí)施例7制備的Al8f^5Ni85La1Ce4合金試樣，從其金相照片圖(圖11)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為500 μ m。對于實(shí)施例8制備的Al85.5Ni9.5La4Cei合金試樣，從其金相照片圖(圖12)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為530 μ m。對于實(shí)施例9制備的Al85.5Ni9.5La3Ce2合金試樣，從其金相照片圖(圖13)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為500μπι。對于實(shí)施例10制備的金試樣，從其金相照片圖(圖14)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為465 μ m。對于實(shí)施例11制備的Al86Ni9La3.5Dyh5合金試樣，從其金相照片圖(圖15)中可以看出，其形成非晶臨界厚度平均為625μπι。對于實(shí)施例12制備的Al86Ni9La1.Pdh5合金試樣，從其金相照片圖(圖16)中可以看出，其形成非晶臨界厚度t。平均為 835μηι。
[0077]綜上所述，與現(xiàn)有鋁基非晶合金相比，本發(fā)明以鋁為主要成分、鎳、鑭、鈰、鏑、釓為合金元素，通過楔形銅模真空吸鑄方式制備的Al-N1-La-RE(RE = Ce,Dy,Gd)系鋁基非晶態(tài)合金，具有非晶形成能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該系列鋁基非晶合金的強(qiáng)非晶形成能力使其在新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0078]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí) 質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金，其特征在于，所述合金包含如下摩爾原子百分比含量的各組分:Α185.5~86.5%，Ν?8.5~9.5%，Lal~4%，REl~4% ;所述RE為Ce、Dy 或 Gd。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金，其特征在于，所述合金的包含如下摩爾原子百分比含量的各組分:Α185.5~86.5%、Ν?8.5~9.5%、La3.5%,REl.5%。
3.一種制備如權(quán)利要求1所述的Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，以純金屬塊體Al、N1、La和RE為原料，按所述的摩爾原子百分比含量配料； 步驟二，以鈦為吸氧劑、以惰性氣體為保護(hù)氣氛，采用電弧熔煉方法反復(fù)熔煉直至步驟一所述原料熔煉均勻，然后在惰性氣體氣氛保護(hù)下自然冷卻，制得母合金錠； 步驟三，將所述母合金錠切成合金塊體，在以鈦為吸氧劑、以惰性氣體為保護(hù)氣氛的條件下，采用電弧熔煉方法熔化所述合金塊體，獲得合金熔體；通過真空吸鑄方法將所述合金熔體吸鑄到楔形銅模中，即得所述Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，步驟一中，純金屬塊體Al、N1、La和RE使用之前進(jìn)行預(yù)處理，具體為將表面氧化皮去除并用超聲波清洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所 述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，步驟二中，所述反復(fù)熔煉具體為:每次熔煉前均用純鈦耗氧，熔煉電流為200A,每次熔煉時(shí)間為 lmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，步驟二、三中，所述惰性氣體為氬氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，所述惰性氣體純度大于99.999%、氣壓為1.1~1.2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，步驟三中，所述合金塊體在熔煉前先去除表面的氧化皮。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，步驟三中，所述電弧熔煉的電流為200A。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備Al-N1-La-RE系鋁基非晶態(tài)合金的方法，其特征在于，步驟三中，所述楔形銅模的夾角為5°。
【文檔編號(hào)】C22C1/00GK103469120SQ201310370991
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李金富, 張章, 熊賢仲 申請人:上海交通大學(xué)