本发明专利技术公开了一种粉末冶金用全金属组元铁基Fe-Nb-Ti-Ta系非晶态合金粉末及其制备方法。将Fe、Nb、Ti、Ta高纯金属粉末按原子百分比分别为Fe：50.0~60.0at.%，Nb，Ti，Ta为等原子百分比，总含量为40.0~50.0at.%；放入行星式球磨机中，在惰性气体保护下进行高能机械球磨，在一定转速和时间下进行干磨制备出非晶态合金粉末。该方法的优点是工艺生产过程容易控制、操作方便，所制备出的全金属组元非晶态合金粉末成分组织均匀，形状接近于球形，过冷液相区宽，特别适合通过粉末冶金工艺致密成形为大块非晶合金。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非晶态合金的制备领域，具体涉及方法。
技术介绍
非晶态合金因原子在三维空间呈拓扑无序排列导致其具有优异的力学、磁学、电学及耐腐蚀性能，引起材料学界广泛的关注。在众多非晶态合金体系中，铁基非晶态合金是最早开发和极具商业应用价值的合金材料之一。然而，铁基非晶态合金均面临着非晶形成能力(GFA)不高，材料缺少室温塑性等不足，极大限制其工程应用。1995年井上明久课题组采用铜模铸造方法首次成功制备出尺寸达I mm的Fe73Al5Ga2P11C5B4大块铁基非晶态合金，其过冷液相区大于60 Ko随着对大块铁基非晶合金成分设计研宄的不断深入，依据化学成分及性能相似性，由熔融金属通过铜模铸造或直接水淬等快冷工艺制备的大块铁基非晶合金系主要可分为十大类:分别是①Fe-(A1，Ga，Sn)-(P, C，B，Si)、②(Fe，Co，Ni)-(Zr, Nb，Ta)-(Mo，W)-B,③ Fe-N1-P-B、④ Fe-(Co，Ni)-S1-B,⑤ Fe-(Sc，Y，Dy，Ho，Er)-B、⑥ Fe-Nb-B、⑦ Fe-S1-B-P、⑧ Fe-Mo-(P，C，B，Si)、⑨ Fe-(Cr，Mo，Mn)-(C，B)、⑩(Fe，Co)-RE-B。可见此类合金在成分设计上均采取添加类金属元素(诸如B、C、S1、P等)，通过在高纯合金过冷熔体中形成更多的共价键/离子键来提高GFA。截止目前，最大尺寸达16 mm的Fe41Co7Cr15Mo14C15B6Y2铁基非晶态合金由陈庆军等人制备出。然而这类合金由于共价键/离子键的存在和非晶态合金特有的长程无序结构特征，造成材料均存在硬度高、脆性大、标准试样加工困难等诸多问题。基于金属键具有无饱和性和无方向性等特点，因此开发全金属组元铁基非晶态合金对提高其室温塑性有益。目前有关制备全金属组元铁基非晶态合金的文献鲜有报道，且制备方法多集中于快冷工艺，该工艺对合金的化学成分和制备条件要求苛刻，同时极快的冷却速度限制了材料的尺寸长大。若采用粉末冶金工艺制备大块非晶合金，可很大程度上解决快冷工艺的不足，实现合成非晶合金成分范围更广，材料三维尺寸更大的目标。该工艺首先制备出非晶态合金粉末，然后将粉末加热至过冷液相区，利用非晶态合金粉末在过冷液相区内具有粘滞流变行为的特点，然后施加超高压力下致密成形，所制备的大块铁基非晶态合金的形状和尺寸取决于模具的形状和尺寸。我们课题组前期制备出多组元全金属铁基非晶合金粉末，公开于题为“机械合金化制备Fe-Nb-X(X=Zr, Ti)纯金属组元非晶合金”(Format1nof Fe-Nb-X (X=Zr, Ti) amorphous alloys from pure metal elements by mechanicalalloying, Physica B, 2012, 407(2): 258-262)和题为“机械合金化制备 Fe1(l(l_x (NbTiTa)x非晶合金及晶化行为分析” (Study of amorphous phase in Fe 100_x(NbTiTa)x alloyssynthesized by mechanical alloying and its effect on the crystallizat1nphenomenon J.Non-Cryst.Solids, 2014, 385(1): 117-123)，此非晶合金粉末的非晶形成能力相对较差，过冷液相区相对较窄。本专利技术开发出一种粉末冶金用全金属组元铁基非晶态合金粉末，由于其高的非晶形成能力和宽的过冷液相区，可以为粉末冶金生产中制备具有较大室温塑性的大块铁基非晶合金提供商品性原料，经过查询，未见有关专利发表。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种全金属组元Fe-Nb-T1-Ta系铁基非晶态合金粉末及其制备方法，该非晶态合金粉末具有较强GFA，较宽过冷液相区和良好的成形性，适合于通过粉末冶金工艺压制成形。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 一种粉末冶金用全金属组元铁基非晶态合金粉末，该非晶态合金粉末为四元Fe-Nb-T1-Ta系铁基非晶态合金粉末，其中，合金粉末中各金属元素的含量以原子百分比计为:Fe:50.0-60.0at.%，Nb，Ti，Ta 为等原子百分比，总含量为 40.0-50.0at.%。所述的粉末冶金用全金属组元铁基非晶态合金粉末，制备非晶态合金粉末的各金属元素的纯度高于99.5%，粒度均低于150 μπι。一种制备如上所述的粉末冶金用全金属组元铁基非晶态合金粉末的方法，采用高能机械球磨工艺制备，具体包括以下步骤: (1)混粉 首先将Fe粉、Nb粉、Ti粉和Ta粉按原子百分比进行配料，然后将粉末在混粉机中干混至均匀； (2)高能球磨制备Fe-Nb-T1-Ta系铁基非晶态合金粉末 采用QM-3SP2型行星式高能球磨机完成非晶态合金粉末的制备，球磨罐反复抽真空后充入氩气以防氧化，球磨用不锈钢球的直径为10 mm，球磨机转速为300 r/min，球粉质量比为20:1，球磨时间为35~45 h ;球磨过程中，正反交替运行时间为0.5 h，交替运行间隔时间为 0.2 ho所述的制备方法制得的粉末冶金用全金属组元铁基非晶态合金粉末的应用:用于制备大尺寸、高塑性的块体非晶态合金。本专利技术的有益效果在于: 1、本专利技术制备出一种Fe-Nb-T1-Ta系铁基非晶态合金粉末，粉末的非晶形成能力高，组织均匀，形状接近于球形使得流动性好，过冷液相区宽，特别适合通过粉末冶金工艺致密成形成大块非晶合金； 2、本专利技术制备出的非晶态合金粉末，由于其组成元素都是金属元素，在通过粉末冶金工艺合成的大块非晶态合金内部形成全部的金属键，可以提高铁基非晶合金材料的室温塑性； 3、本专利技术的铁基非晶态合金粉末是采用高能机械球磨工艺制成，该工艺生产过程容易控制，而且对合金成分及制备条件要求没有传统快冷工艺苛刻，因而更能促进该制备方法在非晶态合金粉末制备方面的推广与应用。【附图说明】当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种粉末冶金用全金属组元铁基非晶态合金粉末，其特征在于：该非晶态合金粉末为四元Fe‑Nb‑Ti‑Ta系铁基非晶态合金粉末，其中，合金粉末中各金属元素的含量以原子百分比计为：Fe 50.0~60.0at.%；Nb，Ti，Ta为等原子百分比，总含量为40.0~50.0at.%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐翠勇，罗飞，肖志瑜，康剑鸣，陈学永，张翔，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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