本发明专利技术涉及一种铈基非晶态金属塑料，其为Ｃｅ↓［ａ］Ａｌ↓［ｂ］Ｍ↓［ｃ］，其中５５≤ａ≤７５，５≤ｂ≤２５，１０≤ｃ≤２５，且满足ａ＋ｂ＋ｃ＝１００；所述的Ｍ为Ｃｏ、Ｃｕ或Ｎｉ。或是Ｃｅ↓［ｄ］Ａｌ↓［ｅ］Ｃｕ↓［ｆ］Ｚ↓［ｇ］，其中，５５≤ｄ≤７５，５≤ｅ≤１５，１５≤ｆ≤２５，０．０１≤ｇ≤１０，且满足ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００；所述的Ｚ为选自Ｃｏ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｎ和Ｚｒ中的任一元素。或是Ｃｅ↓［ｈ］Ａｌ↓［ｉ］Ｃｕ↓［ｊ］Ｎｉ↓［ｋ］，其中，５５≤ｈ≤７５，５≤ｉ≤１５，１５≤ｊ≤２５，０．０１≤ｋ＜５，且满足ｈ＋ｉ＋ｊ＋ｋ＝１００。该铈基非晶态金属塑料具有低的玻璃化转变温度和宽的过冷液相区，因而具有高的热稳定性，可以在非常低的温度象热塑性塑料那样进行变形、成形与印记加工成所需要的非晶态合金制品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非晶合金领域，具体地说是涉及一种铈基非晶态金属塑料。
技术介绍
非晶态聚合物具有强的玻璃形成能力、较低的玻璃转变温度(Tg)，及具有比通常的金属玻璃更宽的过冷液相区(ΔTx)，因而具有非常广泛的用途，可将其热塑性特性应用于模制和压制方式的生产中。事实上，自上世纪40年代化学家专利技术了热塑性塑料以来，塑料成为第二次材料工业革命的基础，尽管它的强度只有钢的五十分之一，但工厂用一个模子就能生产出许多个同样的部件，这使得塑料产品以绝对的价格优势获得了极为广泛的应用，在现代人类的生活方方面面，塑料无所不在。上世纪60年代初，人类专利技术了非晶态的合金，也称之为金属玻璃。金属玻璃具有许多聚合物类玻璃所没有的力学、电学和磁学、化学等性能。对于已经形成的非晶合金，被重新加热到玻璃化转变温度Tg以上时，非晶合金在晶化前存在一个不发生晶化的温度区，称为过冷液相区。一般来说，过冷液相区越宽，非晶合金的超塑性加工能力越强。对于具有良好形成能力的非晶合金，人们期望在时间-温度-转变(TTT)图上的晶化曲线向右，即向更长的时间方向移动。非晶合金抗晶化的能力与合金从熔态冷却下来形成非晶所要求的冷却速率有关，这是在玻璃转变温度以上对非晶合金进行加工期间非晶相稳定的一种标志。传统的薄带状金属玻璃应其过冷液相区宽度太窄，难以用来研究金属玻璃在过冷液相区的行为特性。上世纪90年代初，科学家研制出三维尺寸都达毫米至数厘米量级的金属玻璃。对于大部分块体金属玻璃而言，一个重要特性是过冷液相区的宽度ΔTx一般都大于45K，有些可以超过100K。如果把这些块体金属玻璃在过冷液相区进行塑性变形，由于粘性流动而非常容易地改变形状，即在过冷液相区可获得理想的牛顿流体特性，应用这种超塑性能获得的最大的延长率可达到15000％。块体金属玻璃在过冷液相区的可塑性就如同面团一样易于形变而用于精确地压制成型，这对于晶态的金属或合金材料在要保持原有的材料性能不变的情况下是无法压制成形的。块体金属玻璃所具有的这些优异性能和微观上的均匀性也使其能成为一种新型的工程材料，如用于制造微电子、微机械系统等用途的各种微型部件等。从生产的角度看，因高应变速率和超塑性特性、易于控制质量，这些使得人们进行大规模生产和提高生产量成为可能。但到目前为止，对于已研制出的块体金属玻璃而言，大部分由于能形成的非晶材料尺寸小、可变形加工性和机械加工性等的缺乏，其可能够应用的工程领域非常有限。虽然现在人们已经研制出许多种块体金属玻璃，但其较高的玻璃转变温度Tg和较低抗晶化能力也使它们象塑料那样的可粘性流动特性开发使用受到极大的限制。象Pd、Pt亦或Au这类贵金属基的合金体系，玻璃形成能力非常好，在Tg温度以上的过冷液相区表现出好的超塑性和精密成型的性能，但高昂的原材料成本一般仅使其成为实验室的研究之用途。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的金属玻璃或是能形成的非晶材料尺寸小、缺乏可变形加工性和机械加工性，或是因其具有较高的玻璃化转变温度Tg和较低抗晶化能力，使其可粘性流动特性的开发使用受到极大的限制，或是使用了诸如Pd、Pt或Au这类贵金属基的合金体系，原材料成本高昂，难以广泛应用的缺陷，从而提供一种具有低的玻璃化转变温度Tg、过冷液相区较宽ΔTx、使用更为廉价的和低纯度原材料的铈基非晶态金属塑料。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的本专利技术提供一种铈基非晶态金属塑料，是以铈为主要成分，其组成可用如下公式表示CeaAlbMc其中55≤a≤75，5≤b≤25，10≤c≤25，且满足a+b+c＝100；所述的M可以是Co、Cu和Ni三种元素中的任何一个；所述Ce、Al和M中的元素纯度均不应低于99.5wt％。本专利技术提供另一种铈基非晶态金属塑料，是以铈为主要成分，其组成可用如下公式表示CedAleCufZg其中，55≤d≤75，5≤e≤15，15≤f≤25，0.01≤g≤10，且满足d+e+f+g＝100； 所述的Z为选自Co、Fe、Hf、Mg、Mo、Nb、Sc、Ta、Ti、W、Zn和Zr中的任一元素；所述Ce、Al、Cu和Z所代表的元素纯度均不应低于99.5wt％。本专利技术还提供一种铈基非晶态金属塑料，是以铈为主要成分，其组成可用如下公式表示CehAliCujNik其中，55≤h≤75，5≤i≤15，15≤j≤25，0.01≤k＜5，且满足h+i+j+k＝100；所述Ce、Al、Cu和Ni的元素纯度均不应低于99.5wt％。上述铈基非晶态金属塑料是通过本领域普通技术人员公知的方法制备的，具体包括如下步骤1)母合金的制备在钛吸附的氩气氛的电弧炉中，按通式CeaAlbMc和CedAleCufZg所需要的原子配比将上述组份中的Ce、Al、M，或Ce、Al、Cu和Z，或Ce、Al、Cu和Ni混合熔炼均匀，冷却后得到母合金铸锭；2)吸铸将步骤1)制得的母合金铸锭重新熔化，利用电弧炉中的吸铸装置，将母合金的熔体吸铸进不同型腔的铜模中形成棒状或板片状样品。在不偏离本专利技术新概念的真正精神和范围，可以进行多种修正和改变。正如本专利技术提供的制备铈基非晶态金属塑料是采用吸铸的方式制备成非晶锭，本领域的普通技术人员都知道，任何合适的在保护气氛条件下的非晶生产或铸造技术，例如，喷铸法、单辊或双辊旋转熔体发、平面流铸造法、雾化制粉法等，都可以用来制备本专利技术中的铈基非晶态金属塑料。本专利技术提供的铈基非晶态金属塑料的非晶特性和所含非晶相的体积分数可以用多种已知的技术进行确认与估计。在本专利技术的实施例中，采用MAC M03 XHF衍射仪和Cu靶Kα辐射进行铸态的和在沸水中处理过的样品进行非晶结构的测量，还采用TECHAI-F20型高分辨电子显微镜于200kV的加速电压下进行这些样品的微结构观察。采用机械减薄和化学抛光方法制备电子显微镜观察用的样品薄膜。类似地，可以用任何合适的方法对这些合金的热性能进行测量。例如，本专利技术的实施例中，用Perkin-Elmer DSC-7型差示量热扫描仪在纯氩气保护的气氛下进行样品的热分析测量，仪器的温度与能量校正样品是高纯In和Zn，等温和连续加热的加热速度为10K/min。非晶样品的力学性能、密度等数据可以用多种通用的仪器进行测量。在本专利技术的实施例中，室温和90℃时样品的力学特性(屈服强度和弹性应变)在MTS 880型试验机上进行，进行压缩测试时的应变速度为1×10-3/s。在MATEC 6600超声装置上用脉冲回波重合方法进行样品的超声速度测量，使用10MHz的载波频率测量超声在样品的两个末端传播一个来回的时间，时间测量的灵敏度为0.5ns。杨氏模量E、体弹模量B、泊松比v和剪切模量是用样品中声速和密度数据计算出的。维氏硬度的测量是用Polyvar Met微硬度测量仪于1.96N的载荷下进行。样品在300K时的电阻测量是在PPMS 6000仪器(Quantum Design仪器公司)上进行。本专利技术定义提供的铈基非晶态金属塑料包含至少50％体积百分比非晶相。在多数情况下，按本专利技术所获得的材料是由单一的非晶相组成，其具有不小于20K的过冷液相区宽度和不高于430K的玻璃转变温度，这里的过冷液相区宽度ΔTx定义为非晶合金晶化开始的温度Tx和玻璃转变开始温度Tg之差，这些数值是用标准的差示本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铈基非晶态金属塑料，是以铈为主要成分，其组成可用如下公式表示：Ｃｅ↓［ａ］Ａｌ↓［ｂ］Ｍ↓［ｃ］其中５５≤ａ≤７５，５≤ｂ≤２５，１０≤ｃ≤２５，且满足ａ＋ｂ＋ｃ＝１００；所述的Ｍ可以是Ｃｏ、Ｃｕ和Ｎｉ三种元素中 的任何一个。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，赵德乾，潘明祥，汪卫华，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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