一种锆基非晶合金的遗传制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锆基非晶合金的遗传制备方法，该合金组成为ZrqCuwNirAlxREy，RE为稀土元素，其中q、w、r、x、y均为质量百分比，40≤q≤70，20≤w≤30，4≤r≤10，2≤x≤10，0.3≤y≤1.5；首先用真空感应熔炼炉制备四种准非晶母合金ZraCub、ZrcNid、ZreAlf、AlgREh，其中a、b、c、d、e、f、g、h均为质量百分比，30≤a≤70，30≤b≤70；30≤c≤70，30≤d≤70；70≤e≤90，10≤f≤30；50≤g≤80，20≤h≤50；随后将四种准非晶母合金原料按照锆基非晶目标合金的配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼。本发明专利技术所述的锆基非晶合金遗传制备方法可以显著提高非晶合金的形成能力和机械强度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该合金组成为ZrqCuwNirAlxREy，RE为稀土元素，其中q、w、r、x、y均为质量百分比，40≤q≤70，20≤w≤30，4≤r≤10，2≤x≤10，0.3≤y≤1.5；首先用真空感应熔炼炉制备四种准非晶母合金ZraCub、ZrcNid、ZreAlf、AlgREh，其中a、b、c、d、e、f、g、h均为质量百分比，30≤a≤70，30≤b≤70；30≤c≤70，30≤d≤70；70≤e≤90，10≤f≤30；50≤g≤80，20≤h≤50；随后将四种准非晶母合金原料按照锆基非晶目标合金的配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼。本专利技术所述的锆基非晶合金遗传制备方法可以显著提高非晶合金的形成能力和机械强度。【专利说明】
本专利技术涉及一种非晶合金的制备方法，具体涉及。
技术介绍
非晶合金是一种兼有液体和固体、金属和玻璃特征的金属合金材料，由于具有长程无序而短程有序的特殊结构，因而具有高强度、高硬度、耐磨性、耐蚀性、较大的弹性极限等优越的性能，是一种很有发展前途的新型金属材料。在众多非晶合金系中，由于锆基合金系具有强大的玻璃形成能力和宽大的过冷液相区，能够利用不太复杂的设备较为容易制备出质量非常好的非晶合金，同时锆基非晶合金具有一系列优异的力学性能，对它的研究最为广泛。目前常规的锆基非晶合金制备过程中多采用高纯度的各种金属原料一起熔炼，然后制备非晶合金。这些方法使合金熔炼温度提高，关键微量合金元素分布不均匀，降低了合金的非晶形成能力，从而降低了锆基非晶合金的性能，限制了锆基非晶合金的应用。从1927年金属遗传学提出至今，在冶金领域得到了一些应用。金属遗传学理论中炉料对目标合金的组织遗传和力学性能遗传性已被确认无疑。对于锆基非晶合金的遗传制备方法未见专利公开和研究文章报道。
技术实现思路
本专利技术提供用于制备锆基非晶合金的四种准非晶母合金及制备方法。—种错基非晶合金的遗传制备方法，该合金组成为ZrqCuwNi1AlxREy, RE为稀土兀素，其中 q、w、r、x、y 均为质量百分比，40 ^ 70,20 ^ 30,4 ^ r ^ 10,2 ^ x ^ 10,0.3 ^ 1.5 ;其特征在于，该方法的步骤如下: (1)用真空感应熔炼炉制备四种准非晶母合金ZraCub、ZrJitnZreAlf、AlgREh,其中a、b、c、d、e、f、g、h均为质量百分比，30≤a≤70，30≤b≤70 ;30≤c≤70，30≤d≤70 ;70≤e≤90,10≤f≤30 ;50≤g≤80, 20≤h≤50 ; (2)将步骤(1)中制得的四种准非晶母合金原料按照锆基非晶目标合金的配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼，真空度为KT1-KT2Pa,升温至1000-1300°C，随后保温3_10分钟； (3)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,将合金静置冷却至超过液相线温度50°C； (4)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,采用水冷铜模将合金浇铸成3-10mm铸锭，使铸锭快速冷却至室温。本专利技术的，其特征在于，所述准非晶母合金ZraCub的制备方法如下: (I)将纯度大于等于99%的金属Zr和Cu按照配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼，真空度为KT1-1Q-2Pa,升温至超过ZraCub母合金液相线温度200-300°C，随后保温3_10分钟；(2)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,将ZraCub母合金静置冷却至超过ZraCub母合金液相线温度50°C ； (3)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,采用水冷铜模将ZraCub母合金浇铸成3_10mm铸锭，使ZraCub母合金铸锭快速冷却至室温。本专利技术的，其特征在于，所述准非晶母合金ZrcNid的制备方法如下: (1)将纯度大于等于99%的金属Zr和Ni按照配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼，真空度为KT1-KT2Pa,升温至超过ZreNid母合金液相线温度200-300°C，随后保温3_10分钟； (2)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,将ZreNid母合金静置冷却至超过ZreNid母合金液相线温度50°C ； (3)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,采用水冷铜模将ZreNid母合金浇铸成3_10mm铸锭，使ZrciNid母合金铸锭快速冷却至室温。本专利技术的，其特征在于，所述准非晶母合金ZreAlf的制备方法如下: (1)将纯度大于等于99%的金属Zr和Al按照配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼，真空度为KT1-1O-2Pa,升温至超过ZreAlf母合金液相线温度200-300°C，随后保温3_10分钟； (2)保持熔炼炉真空 度在KT1-KT2Pa,将ZreAlf母合金静置冷却至超过ZreAlf母合金液相线温度50°C ； (3)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,采用水冷铜模将母合金ZreAlf合金浇铸成3-10mm铸锭，使ZreAlf母合金铸锭快速冷却至室温。本专利技术的，其特征在于，所述准非晶母合金AlgREh的制备方法如下: (1)将纯度大于等于99%的金属Al和RE按照配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼，真空度为KT1-1O-2Pa,升温至超过AlgREh母合金液相线温度200-300°C，随后保温3_10分钟； (2)保持熔炼炉真空度在I(T1-K)-2Pa,将AlgREh母合金静置冷却至超过AlgREh母合金液相线温度50°C ； (3)保持熔炼炉真空度在KT1-KT2Pa,采用水冷铜模将母合金AlgREh合金浇铸成3-10mm铸锭，使AlgREh母合金铸锭快速冷却至室温。本专利技术的，其特征在于，所述RE稀土元素为La、Ce、Y、Sc、Gd 中的一种。本专利技术的，其特征在于，在步骤(2)的熔炼过程中加入纯度大于等于99%的金属Zr。本专利技术的有益效果: 本专利技术的将原始炉料中的组织结构和性能信息保留下来，并传递给后来的目标合金，从而使目标合金的性能大幅提高。本专利技术所述的锆基非晶合金遗传制备方法可以显著提高非晶合金的形成能力和机械强度，采用本专利技术所述方法制备的锆基非晶合金与传统方法制备的合金相比，过冷液相温度、临界尺寸、抗弯强度和弹性模量大幅提高，是一种制备具有优异性能的锆基非晶合金的先进制备方法。【专利附图】【附图说明】图1为实施例5和实施例6的X射线扫描图。【具体实施方式】本专利技术提供，该合金组成为ZrqCuwNi1AlxREy, RE为稀土元素,为La、Ce、Y、Sc、Gd中的一种，其中q、w、r、x、y均为质量百分比，40 ≤ q ≤70,20≤w≤30，4≤r≤10，2≤X≤10，0.3≤y≤1.5。合金铸件的某些性能与熔炼过程中加入熔炉内原材料的组织和性能的相关性，就是冶金过程的遗传效应。在熔化过程中，原子集团由大到小逐渐分裂，当外部条件使分离终止并保留一部分较小的原子集团时，原始炉料中的一些结构信息就有可能被保留下来，并传递给后来的晶体。对熔体而言存在着微观不均匀性，熔体是由成分和结构不同的游动的有序原子集团与它们之间的各种组元原子呈紊乱分布的无序带组成，在集团的内部，原子的排列和结合与原有固体相似，原子集团和无序带均是熔体的独立组成物，它们由于热能的起伏不断局部地相互退化和重生，当熔体温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锆基非晶合金的遗传制备方法，该合金组成为ZrqCuwNirAlxREy，RE为稀土元素，其中q、w、r、x、y均为质量百分比，40≤q≤70，20≤w≤30，4≤r≤10，2≤x≤10，0.3≤y≤1.5；其特征在于，该方法的步骤如下：（1）用真空感应熔炼炉制备四种准非晶母合金ZraCub、ZrcNid、ZreAlf、AlgREh，其中a、b、c、d、e、f、g、h均为质量百分比，30≤a≤70，30≤b≤70；30≤c≤70，30≤d≤70；70≤e≤90，10≤f≤30；50≤g≤80，20≤h≤50；（2）将步骤（1）中制得的四种准非晶母合金原料按照锆基非晶目标合金的配比放入真空感应熔炼炉中进行熔炼，真空度为10‑1‑10‑2Pa，升温至1000‑1300℃，随后保温3‑10分钟；（3）保持熔炼炉真空度在10‑1‑10‑2Pa，将合金静置冷却至超过液相线温度50℃；（4）保持熔炼炉真空度在10‑1‑10‑2Pa，采用水冷铜模将合金浇铸成3‑10mm铸锭，使铸锭快速冷却至室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙树臣，冉英，陈建设，朱小平，卢帅丹，涂赣峰，王琳，余云，
申请(专利权)人：东北大学，苏州凯宥电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21