非晶合金發(fā)生相分離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種誘導(dǎo)Al84NiltlGd6非晶合金發(fā)生相分離的方法，具體涉及一種通過 強(qiáng)腐蝕介質(zhì)使非晶合金發(fā)生相分離的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非晶合金通常又稱為金屬玻璃，而這一名稱的由來是因?yàn)槠浼婢呓饘俸筒ＡУ膬?yōu) 點(diǎn)，如優(yōu)異的機(jī)械性能、物化性能。非晶材料具有很多優(yōu)異的性能，如高的硬度、高強(qiáng)度、優(yōu) 良的磁學(xué)性能、優(yōu)異的耐蝕及耐磨性能等，在21世紀(jì)作為一種新型材料受到了人們的廣泛 關(guān)注，關(guān)于此方面的研宄也成績顯著。
[0003] 近年來，隨著航空航天事業(yè)及交通運(yùn)輸業(yè)對高強(qiáng)度低密度材料的迫切需求，輕 質(zhì)非晶合金尤其是鋁基非晶合金獲得了廣泛的關(guān)注。由于其具有優(yōu)異的耐腐蝕性，鋁 基非晶涂層在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢，而關(guān)于其在腐蝕時的結(jié)構(gòu)的變化也 會對其性能有明顯的影響。通常人們認(rèn)為在存在正的混合焓的材料中才會發(fā)現(xiàn)相分離 現(xiàn)象，根據(jù)其他學(xué)者計算得出的元素混合焓表，在Al-In-Sn =+4k丨/molh Al-Pb-In = +7 kj/mol)、Fc-Cr-Mo-Si-B = -2kj/mol)等難混溶體系 的合金中，通過液相冷卻的方法就可以獲得相分離的復(fù)合材料。Fe-Cr的混合焓雖然為負(fù)， 但是接近0,也容易發(fā)生相分離。這些體系都屬于難混溶體系，但是Al-Ni-Gd體系不屬于難 混溶體系，因此在該體系中制得相分離結(jié)構(gòu)具有重要意義。
[0004] 中國專利200810230098. 4雖然公開了一種Al基微/納米多孔非晶合金材料 的制備方法，Al 基難混溶合金為 Al-Bi、Al-Pb、Al-In、Al-CcU Al-Tl、Al-Sn、Al-Bi-Pb、 Al-Bi-In、Al-Bi-CcU Al-Bi-Tl、Al-Pb-In、Al-Pb-CcU Al-Pb-Tl、Al-In-CcU Al-In-Tl、 Al-Bi-Sn、Al-Pb-Sn、Al-In-Sn、Al-Cd-Tl合金之一，但是以上所述Al基難混溶合金都是正 的混合焓的材料。提到的"合金元素 Bi、Pb、In、Sn、CcU Tl與基體非晶相中的主元素之間 具有正的液態(tài)混合熱，但不易形成金屬間化合物，在冷卻過程中易發(fā)生液相分離，快速凝固 完成后以球形沉淀相析出，形成內(nèi)生的球形晶態(tài)粒子。"
[0005] 但根據(jù)Hume-Rothery和Anderson的觀點(diǎn)，當(dāng)成分處在存在原子致密堆積的成分 點(diǎn)處時，自由能會產(chǎn)生突降，從而會產(chǎn)生一個難混溶區(qū)，正是借鑒了這一觀點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)在 Al94_xNixGd6(x = 0~IOat. %)非晶合金系中雖然元素間混合焓都為負(fù)= -22kJ,/ mol,AW『Gd = -38kJ/mol，= -31kJ,/mol),但 Ni 含量為 IOat. %時會出現(xiàn)難混 溶區(qū)間，體系不穩(wěn)定，當(dāng)受到外場作用時會出現(xiàn)成分及能量波動從而產(chǎn)生相分離。通過該發(fā) 明將會開辟一個新的思路，即相分離可以通過外加腐蝕場誘導(dǎo)下發(fā)生。非晶合金中的相分 離現(xiàn)象在改良非晶合金性能方面能夠發(fā)揮巨大的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的問題是提出一種不破壞非晶結(jié)構(gòu)，簡單易操作的通過外加腐蝕 場誘導(dǎo)非晶合金發(fā)生相分離的方法。
[0007] -種誘導(dǎo)Al84NiltlGd6非晶合金發(fā)生相分離的方法，將Al 84附1(|6(16非晶合金條帶在 硝酸甲醇溶液中進(jìn)行腐蝕處理，然后進(jìn)行清洗，得到相分離的非晶樣品。
[0008] 具體包括以下步驟：
[0009] (1)配制腐蝕介質(zhì)：按照20~30vol. %硝酸和70~80vol. %甲醇的體積分?jǐn)?shù)比 配制腐蝕介質(zhì)；
[0010] (2)將Al84NiltlGd6非晶合金條帶采用步驟⑴中的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行化學(xué)腐蝕或電解 腐蝕；
[0011] (3)將腐蝕后的非晶條帶清洗，得到相分離的非晶樣品。
[0012] 步驟⑴中，優(yōu)選的，腐蝕介質(zhì)按照27vol. %硝酸和73vol. %甲醇的體積分?jǐn)?shù)比 配制。
[0013] 硝酸甲醇溶液具有強(qiáng)導(dǎo)電能力，在保護(hù)非晶基體的同時硝酸能夠與其中的富Al 團(tuán)簇發(fā)生作用，從而提供相分離發(fā)生所需要的化學(xué)能。換成其他腐蝕介質(zhì)達(dá)不到此效果。 此處選用甲醇通過電解過程發(fā)現(xiàn)甲醇能夠使電解過程電流電壓保持平穩(wěn)，從而達(dá)到減薄效 果。甲醇不與樣品發(fā)生作用，只是充當(dāng)保護(hù)劑的作用。優(yōu)選的體積分?jǐn)?shù)是考慮到在電解腐 蝕時能夠提供一個合適的電壓電流平臺供腐蝕，不會因?yàn)殡娏鞯牟▌佣箻悠吩陔娊膺^程 中產(chǎn)生厚薄不均的情況，同時兼顧到電解的時間不會過長。
[0014] 步驟⑵中，所述Al84NiltlGdf^晶合金條帶的寬度為2~4mm，厚度20~40 μ m。
[0015] 步驟（2)中，所述化學(xué)腐蝕的過程是：將Al84NiltlGcyg晶合金條帶放入盛有腐蝕介 質(zhì)的燒杯中在室溫下放置100~140小時，較佳的時間為120小時。
[0016] 步驟（2)中，所述電解腐蝕的過程是：將Al84NiltlGcyg晶合金條帶置于雙噴電解儀 中，使用液氮降溫到_20°C，雙噴電解2~4分鐘，較佳的時間為3分鐘。使用雙噴電解腐蝕 的方法來進(jìn)一步縮短發(fā)生相分離的時間。
[0017] 步驟⑶中，具體的清洗方法為：將腐蝕后的非晶條帶取出用去離子水清洗。
[0018] 本發(fā)明是利用硝酸甲醇溶液提供的腐蝕場誘導(dǎo)Al84NiltlGcyg晶合金發(fā)生相分離， 將Al 84NiltlGd6非晶條帶放入盛有腐蝕液的燒杯中，在室溫下放置120h，之后取出清洗即可 得到發(fā)生相分離的樣品。同時也可以通過雙噴電解腐蝕的方法制備相分離非晶樣品。
[0019] 可以根據(jù)具體情況設(shè)置不同的腐蝕時間便可以得到不同相分離程度的非晶樣品。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：將非晶帶通過簡單的腐蝕方法就可以誘導(dǎo)發(fā)生相分離，方 法簡便易行，且制備出的樣品仍然保持非晶態(tài)，沒有出現(xiàn)明顯的晶化現(xiàn)象。通過腐蝕之后的 非晶帶出現(xiàn)蜂窩狀小孔，測得孔徑尺寸在1納米~5微米范圍，體積百分?jǐn)?shù)為10~70%，孔 徑尺寸基本保持在納米尺度，比表面積大，同時孔隙率高，制備多孔材料效率高。與其他制 備多孔材料的材料相比Al-Ni-Gd非晶材料成本低，非晶形成能力好，制備工藝簡單，通過 相分離處理可以制備納米孔狀材料，可以應(yīng)用在催化，電池等領(lǐng)域，由于相分離之后的材料 仍然保持非晶結(jié)構(gòu)，其高的耐腐蝕性可以應(yīng)用在腐蝕環(huán)境中。此外，發(fā)生相分離的非晶合金 塑性會提高，局部區(qū)域存在的第二相會阻礙剪切帶的拓展，從而提高塑性。
【附圖說明】
[0021] 圖1原帶及浸泡腐蝕后樣品XRD。
[0022] 圖2雙噴電解腐蝕后樣品透射電鏡照片。
[0023] 圖3浸泡腐蝕后樣品表面SEM圖。
[0024] 圖4相分離與未相分離樣品塑性比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] -種誘導(dǎo)Al84NiltlGd6非晶合金發(fā)生相分離的方法，包括以下步驟：
[0028] (1)配制腐蝕液：按照27vol. %硝酸和73vol. %甲醇的體積分?jǐn)?shù)比配制腐蝕液， 置于燒杯中備用。
[0029] (2)將通過單輥甩帶法制備的Al84NiltlGd f^晶條帶樣品置于盛有腐蝕液的燒杯 中，在室溫下放置120h，在放置時燒杯需要用保鮮膜進(jìn)行密封以減少溶液的揮發(fā)。
[0030] (3)到設(shè)定時間后取出樣品，放在盛有去離子水的容器中進(jìn)行超聲震蕩清洗，便可 得到相分離的非晶樣品。其中，所述Al 84NiltlGdf^g晶合金條帶的寬度為3mm，厚度30 μπι。
[0031] (4)對獲得的非晶樣品進(jìn)行XRD測試（圖1)，可以發(fā)現(xiàn)確實(shí)制備了相分離的非晶 樣品，樣品仍然保持非晶狀態(tài)。
[0032] (5)對制得的樣品形貌分析可以發(fā)現(xiàn)，可以制備出有蜂窩孔狀的結(jié)構(gòu)（圖3)，測得 孔徑尺寸在1納米~5微米范圍，體積百分?jǐn)?shù)為50%，同時樣品塑性提高（圖4)，可以有進(jìn) 一步應(yīng)用。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] (1)配制腐蝕液：按照27vol. %硝酸和73vol. %甲醇的體積分?jǐn)?shù)比配制腐蝕介 質(zhì)。
[0035] (2)將腐蝕介質(zhì)倒入雙噴電解減薄器中，然后將Al84NiltlGd 6非晶條帶置于雙噴電 解減薄儀中進(jìn)行減薄，在一 20°C下減薄3分鐘。其中，所述Al84NiltlGd6非晶合金條帶的寬度 為3mm，厚度30 μ m〇
[0036] (3)到設(shè)定時間后取出樣品，放在盛有去離子水的容器中進(jìn)行超聲震蕩清洗，便可 得到相分離的非晶樣品。
[0037] (4)對制得的樣品進(jìn)行透射電鏡觀察，