一种利用功率超声对合金表面进行非晶化处理的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用功率超声对合金表面进行非晶化处理的方法。所说的处理的方法是：在液体介质中，采用功率超声在液体介质中的空化作用，产生局部高温、高压，对具有一定非晶形成能力的合金的表面进行处理，使合金表面形成非晶化层；其中所说的液体介质，是在室温下有良好的流动性，挥发性低，不易被氧化或不容易着火的液体；其中所说的具有一定的非晶形成能力，是指在冷却速率为１０↑［４］Ｋ／ｓ时能够形成完全非晶。本发明专利技术的方法具有较强的适应性；可以有效避免局部出现过烧的现象，能防止合金元素的烧损；表面粗糙度一致性好，可以减少后续处理的工作量；具有处理过程简单，操作方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金表面处理领域，具体是涉及一种利用功率超声对合金表面进行非晶化 处理的方法。
技术介绍
块体非晶合金，是指在三维尺度上均具有宏观尺寸的处于非晶状态的固体合金，具有 高强度、高硬度，良好的耐腐蚀性能，有些块体非晶合金还具有优良的磁学性能。由于其 与晶体合金相比优异的性能，其应用领域已经从商用体育器材扩展到微电子器件等。目前， 块体非晶合金的制备主要采用铜模浇注、喷铸、吸铸以及石英管水淬等方法。由于非晶合 金非晶形成能力的限制，在一定的工艺条件下可以获得完全非晶的尺寸被限制在某一个临 界值以下。为了获得更大尺寸的完全非晶合金，则需要提高冷却速率。目前，块体非晶合金的应用研究还比较缺乏，在非晶形成能力限制和制备成本较高的 条件下，尚没有十分明朗的应用前景。由于块体非晶合金的制备往往需要高纯金属为原料， 材料的制备成本较高，加上不少非晶合金的非晶形成能力有限，因此，直接采用块体非晶 合金生产零件或产品目前还难以实现。大尺寸块体非晶合金的制备，特别是形状复杂的块 体非晶合金的制备仍比较困难，因此，采用表面技术实现材料表面的非晶化就成为一种重 要的选择。激光熔覆合金涂层具有成份可调范围广，熔覆层组织致密，良好的耐磨、耐蚀 及较好的高温性能等优点，可用于钢铁零件的表面改性，大幅度提高其使用寿命、降低生 产成本，具有广阔的应用前景。有研究利用激光熔覆制备了铁基大厚度非晶表层，非晶名 义成分为Fe7oZnoNi6AUSi6B4(原子分数)，非晶层最大厚度为0.74mm。由于激光熔覆的冷 却速率大于非晶形成的临界冷却速率，抑制了表层枝晶外延生长，因此在表层获得了单相 非晶。然而，激光熔覆方法局部加热温度高，非常容易造成合金元素的烧损，影响合金的 非晶形成能力。因此，开发一种新的合金表面处理方法，在不对合金表面形成实质性破坏 的情况下，实现合金表面的非晶化，是提高材料表面性能、降低成本的有效途径，也是非 晶合金研究中 一个值得关注的问题。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种利用功率超声对合金表面进行非晶化 处理的方法，有效地解决了问题。本专利技术所采用的技术方案是在一定的液体介质中，采用功率超声在液体介质中的空 化作用，产生局部高温、高压，对具有一定非晶形成能力的合金的表面进行处理，使合金 表面形成非晶化层。本专利技术中所说的液体介质，要求在室温下有良好的流动性，挥发性低，不易被氧化或 不容易着火，如机油、去离子水等。该液体介质除作为空化作用形成的载体以外，还对所 处理的表面进行冷却，以获得很高的冷却速率。本专利技术中，所说的待处理的合金要求具有一定的非晶形成能力，在冷却速率为104K/s 时必须能够形成完全非晶，如Mg基、Fe基、Zr基、Cu基等大块非晶合金。合金的非晶 形成能力要与超声处理功率、超声变幅杆与待处理面的距离、超声作用的时间等因素有机 地结合。合金的非晶形成能力越高，则要求达到同样非晶化效果时，所需选用的超声处理 功率越低；超声变幅杆与待处理面的距离越短，达到同样非晶化效果时，超声作用时间越 短。在处理过程中，为了避免冲击作用和微射流对合金表面的破坏作用，可以控制待处理 合金在液体介质中做往复运动，使其获得比较光洁的表面。为了避免因超声波作用引起介质的挥发、燃烧等，可以采用流动介质。 本专利技术的处理方法与现有技术相比，具有以下的主要优点1) 可以对各种形态的表面进行处理，具有较强的适应性；2) 处理过程中，可以有效避免局部出现过烧的现象，能防止合金元素的烧损；3) 经过处理的表面，在工艺条件合适的情况下表面粗糙度一致性好，可以减少后续处 理的工作量；4) 处理过程简单，操作方便。总之，通过上述处理方法，可以成功地在合金表面实现非晶化，从而使合金表面获得 特殊的性能。 附图说明图1是实施例1处理后合金表面的扫描电镜照片 图2是实施例1处理后合金表面的X射线衍射谱具体实施方式 在本专利技术中所使用的术语，除非有另外说明， 一般具有本领域普通技术人员通常理解 的含义。下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细地描述本专利技术。应理解，这些实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明，其后所用相同试剂如无特殊说明，均以首次标明的内容相同。实施例1:在机油中，采用1.5KW功率超声在液体介质中的空化作用，产生局部高温、高压，对 具有一定非晶形成能力的合金的表面进行处理，使合金表面形成非晶化层。待处理的 Mg65Cu2sYK)合金具有较高的非晶形成能力，临界冷却速率约为10—2K/s。超声变幅杆与待 处理面的距离为2mm、超声作用的时间为70min、机油的流动速率为200mL/min， Mg65Cu25Yu)合金样品的往复运动平均速率为100mm/s。经过处理，合金表面获得了分布良 好的非晶膜层，其表面的扫描电镜照片如图1所示，X射线衍射谱如图2。 实施例2:在去离子水中，采用1.2KW的功率超声在去离子水中的空化作用，产生局部高温、高压，对具有一定非晶形成能力的Mg65CU25Yn)合金表面进行处理。待处理的Mg65Cu25Y10合金具有较高的非晶形成能力，临界冷却速率约为10—2K/s。超声变幅杆与待处理面的距离 为lmm、超声作用的时间为40min、去离子水的流动速率为150mL/min， Mg65Cu2sYu)合 金样品的往复运动平均速率为100mm/s。经过处理，合金表面获得了分布良好的非晶膜层。 实施例3:在去离子水中，采用1.2KW的功率超声在去离子水中的率超声的空化作用，产生局部 高温、高压，对具有一定非晶形成能力的Fe74AUGa2Pi2B4Si4合金表面进行处理，使合金表 面形成非晶化层。待处理的合金具有较高的非晶形成能力，临界冷却速率约为10—3K/s。超 声变幅杆与待处理面的距离为2mm、超声作用的时间为100min、去离子水的流动速率为 150mL/min, ^^650125丫1()合金样品的往复运动平均速率为100mm/s。经过处理，合金表面 获得了分布良好的非晶膜层。权利要求1、，其特征在于在液体介质中，采用功率超声在液体介质中的空化作用，产生局部高温、高压，对具有一定非晶形成能力的合金的表面进行处理，使合金表面形成非晶化层；其中所说的液体介质，是在室温下有良好的流动性，挥发性低，不易被氧化或不容易着火的液体；其中所说的具有一定的非晶形成能力，是指在冷却速率为104K/s时能够形成完全非晶。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于在处理过程中，控制待处理合金在液 体介质中做往复运动。3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在处理过程中，采用流动介质。全文摘要本专利技术涉及。所说的处理的方法是在液体介质中，采用功率超声在液体介质中的空化作用，产生局部高温、高压，对具有一定非晶形成能力的合金的表面进行处理，使合金表面形成非晶化层；其中所说的液体介质，是在室温下有良好的流动性，挥发性低，不易被氧化或不容易着火的液体；其中所说的具有一定的非晶形成能力，是指在冷却速率为10⁴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用功率超声对合金表面进行非晶化处理的方法，其特征在于：在液体介质中，采用功率超声在液体介质中的空化作用，产生局部高温、高压，对具有一定非晶形成能力的合金的表面进行处理，使合金表面形成非晶化层；其中所说的液体介质，是在室温下有良好的流动性，挥发性低，不易被氧化或不容易着火的液体；其中所说的具有一定的非晶形成能力，是指在冷却速率为１０↑［４］Ｋ／ｓ时能够形成完全非晶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，赵玉涛，程晓农，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]