一种金属玻璃微米箔及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金属玻璃微米箔及其制备方法，所述方法包括：将金属与金属玻璃板材或带材叠加；将上述叠加后的材料加热至金属玻璃的过冷液相区，即玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx之间，然后进行辊轧压延，获得厚度为微米尺度的金属玻璃箔材，即金属玻璃微米箔。本发明专利技术所述方法能够快速、大规模地制备金属玻璃箔材，且成本低廉、操作简便；通过本发明专利技术所述方法制备的金属玻璃微米箔在传感器、污水处理、电子皮肤、柔性智能穿戴、电磁屏蔽、抗辐照、催化、复合材料等领域存在应用潜力。

A metal glass micrometer foil and its preparation method

The invention provides a metal glass micron foil and a preparation method. The method includes: superimposing metal and metal glass sheet or strip, heating the superimposed material to the supercooled liquid zone of metal glass, that is, between the glass transition temperature Tg and the crystallization temperature Tx, then the roll rolling, and the thickness is micro. The metallic glass foils at the meter scale are metallic glass microfoil. The method described in the present invention can produce metallic glass foil quickly and on a large scale, with low cost and easy operation, and the metal glass microfoil prepared by the method of the invention should exist in the fields of sensor, sewage treatment, electronic skin, flexible intelligent wear, electromagnetic shielding, radiation resistance, catalysis, composite material and so on. Use potential.

【技术实现步骤摘要】
一种金属玻璃微米箔及其制备方法
本专利技术涉及金属玻璃(非晶态合金)微制造工艺领域，具体地，涉及一种金属玻璃微米箔及其制备方法。
技术介绍
金属玻璃是20世纪60年代以来发展起来的一种新材料。它是指合金熔体在快速冷却到室温形成的非晶态合金。金属玻璃具有超高强度、高硬度、高弹性极限、优异的耐腐蚀性能等诸多优点。大多数非晶合金体系，拉伸变形过程中弹性部分的应变极限在2％左右，远高于传统晶态金属。非晶合金的这种高弹性的根源在于它的结构无序性，即不能像晶态材料那样通过位错滑移很快使材料达到屈服。非晶合金的电阻率一般高于晶态金属材料的电阻率，通常为100～300μΩ·cm。此外，非晶合金的电阻率温度系数特别小，温度系数α的绝对值一般小于10-5。高弹性应变极限，高电阻率，低的电阻温度系数，耐腐蚀这些优点使得金属玻璃微米箔是一种较为理想的电阻应变敏感材料。目前制备金属玻璃(非晶合金)薄带的方法主要为甩带法，即将熔融的合金液喷射在高速旋转的冷却辊上，通过快速冷却得到金属玻璃薄带。该方法制备的铁基非晶带材已广泛应用于变压器铁芯等设备中，且金属玻璃薄带在降解污水中的偶氮染料方面也存在应用潜力。甩带法制备的金属玻璃薄带厚度通常大于10μm，难以制备厚度小于10μm的金属玻璃箔材。金属玻璃有类似于氧化物玻璃的脆性，在室温下只有部分合金的小样品可以在压缩条件下表现出一定的塑性变形，因而在室温下通常很难对金属玻璃进行加工。与普通的氧化物玻璃一样，金属玻璃在连续升温的时候，在某一温度会发生玻璃转变，这一温度称为玻璃转变温度(Tg)，在该温度附近，合金粘度急剧降低，进入具有流变成型的过冷液体状态。温度进一步升高时，在某一温度会发生晶化反应，这一温度称为晶化温度(Tx)。通常把玻璃转变温度(Tg)和晶化温度(Tx)之间的区间称为过冷液相区。金属玻璃在过冷液相区具有超塑性成型的特点，正如氧化物玻璃加热到软化温度以上，可以通过压制、吹制、压延、拉制、热轧等多种方法制备形状各异的制品，金属玻璃加热到玻璃转变温度(Tg)和晶化温度(Tx)之间，也具有超塑性成型能力，可以在应力作用下发生均匀变形。金属玻璃作为一种新型材料，其性能也会随着尺寸的变化而发生改变。随着金属玻璃薄带厚度的减小和表面积的增大，其降解污水中偶氮染料的性能也可能得到提升。由于金属玻璃的超高强度、高硬度、高弹性极限、优异的耐腐蚀性能、优异的磁学性能、抗辐照等诸多特点，金属玻璃微米箔材在传感器、污水处理、柔性智能穿戴、电磁屏蔽、复合材料等领域也存在应用潜力。但因金属玻璃微米箔材制备难度的限制，严重阻碍了金属玻璃微米箔材的研究和应用，因而寻找一种高效量产的制备方法显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种高效量产的金属玻璃微米箔及其制备方法，能够快速、大规模地制备金属玻璃箔材，解决金属玻璃微米箔材制备难的问题，且成本低廉、操作简便，易于大规模工业化生产。为实现以上目的，本专利技术提供一种金属玻璃微米箔的制备方法，包括：将金属与金属玻璃板材或带材叠加；将上述叠加后的材料加热至金属玻璃的过冷液相区，即玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx之间，然后进行辊轧压延，获得厚度为微米尺度的金属玻璃箔材，即金属玻璃微米箔。优选地，所述方法由如下步骤构成：S1：将金属与金属玻璃板材或带材叠加成三明治结构的叠层片，所述三明治结构中中间为金属玻璃板材或带材，两外侧为金属带材；S2：将S1得到的叠层片加热至金属玻璃的玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx之间；S3：将S2加热后的叠层片通过轧辊进行辊轧压延；S4：分离出经辊轧压延后的金属玻璃微米箔。优选地，所述金属玻璃板材或带材的合金成分属于钯基、铂基、金基、银基、钙基、镁基、铜基、铝基、钛基、钴基、镍基、锆基、铪基、钇基、镧系稀土基及多组元基金属玻璃中的一种。更优选地，所述金属玻璃板材或带材的厚度为0.01～10mm。优选地，所述金属带材的厚度为0.01～10mm。优选地，所述加热温度范围为50～1000℃。优选地，在辊轧压延过程中，金属带材基本不变形，仅金属玻璃板材或带材超塑性变形，通过控制轧辊间距以精确控制金属玻璃箔材的厚度。优选地，所述金属玻璃箔材的厚度为1～20μm。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术方法制备的金属玻璃微米箔的厚度可控，通过控制轧辊间距，可精确控制金属玻璃箔材的厚度。本专利技术所需设备结构简单，能够快速、大规模地制备金属玻璃箔材，且成本低廉、操作简便，易于大规模工业化生产。本专利技术方法制备的金属玻璃微米箔在传感器、污水处理、电子皮肤、柔性智能穿戴、电磁屏蔽、抗辐照、催化、复合材料等领域存在应用潜力。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例的制备方法原理图；图中：1为金属带材，2为金属玻璃板材或带材，3为带保护气氛的预热箱，4为轧辊。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，一种金属玻璃微米箔的制备方法原理图，其中流程为：采用金属带材1与金属玻璃板材或带材2叠加，经带保护气氛的预热箱3加热至金属玻璃的转变温度(Tg)和晶化温度(Tx)之间，通过轧辊4进行辊轧压延，最终获得金属玻璃微米箔。本专利技术部分实施例中，所述金属玻璃板材或带材2的厚度为0.01～10mm。本专利技术部分实施例中，所述金属带材1的厚度为0.01～10mm。本专利技术在辊轧压延过程中，金属带材1基本不变形，仅金属玻璃板材或带材2超塑性变形，通过控制轧辊间距以精确控制金属玻璃箔材的厚度，从而得到所需要的金属玻璃微米箔。本专利技术利用金属玻璃在过冷液相区软化的特点，采用金属带材1叠加金属玻璃板材或带材2辊轧压延，热轧过程中仅金属玻璃板材或带材2变形。同时金属带材1起支撑作用，避免软化的金属玻璃板材或带材2无法成型。此外，普通轧机的轧辊间距无法精确到10μm以内调节，因而制备厚度10μm以内的超薄金属箔材通常需要采用特种轧机。而本专利技术中通过上述叠层的方法，控制轧辊间距和金属带材厚度，即可在普通轧机上制备厚度10μm以内的金属玻璃箔材。从而解决现有技术中金属玻璃微米箔制备难的问题，为金属玻璃微米箔进一步的大规模推广提供了条件。以下通过具体实施例对所述制备方法进行详细的说明。实施例1：Zr60Cu25Al10Fe5金属玻璃微米箔的制备本实施例采用Zr60Cu25Al10Fe5金属玻璃薄带与不锈钢薄带叠加，其中：不锈钢薄带的厚度为100μm、宽度为80mm，Zr60Cu25Al10Fe5金属玻璃薄带通过甩带法制备，其厚度为35μm、宽度为50mm；轧辊间距调至206μm；(1)将不锈钢薄带与Zr60Cu25Al10Fe5金属玻璃薄带叠加成三明治结构，其中：Zr60Cu25Al10Fe5金属玻璃薄带位于中间，两层不锈钢薄带前端预留10cm未叠加部分；(2)将(1)得到的叠层片经过氩气保护的预热箱，两层不锈钢薄带前端未叠加部分穿过轧辊；(3)预热箱升温至450℃，预热处理3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属玻璃微米箔的制备方法，其特征在于，包括：将金属与金属玻璃板材或带材叠加；将上述叠加后的材料加热至金属玻璃的过冷液相区，即玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx之间，然后进行辊轧压延，获得厚度为微米尺度的金属玻璃箔材，即金属玻璃微米箔。

【技术特征摘要】
1.一种金属玻璃微米箔的制备方法，其特征在于，包括：将金属与金属玻璃板材或带材叠加；将上述叠加后的材料加热至金属玻璃的过冷液相区，即玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx之间，然后进行辊轧压延，获得厚度为微米尺度的金属玻璃箔材，即金属玻璃微米箔。2.根据权利要求1所述的一种金属玻璃微米箔的制备方法，其特征在于，所述方法由如下步骤构成：S1：将金属与金属玻璃板材或带材叠加成三明治结构的叠层片，所述三明治结构中中间为金属玻璃板材或带材，两外侧为金属带材；S2：将S1得到的叠层片加热至金属玻璃的玻璃转变温度Tg和晶化温度Tx之间；S3：将S2加热后的叠层片通过轧辊进行辊轧压延；S4：分离出经辊轧压延后的金属玻璃微米箔。3.根据权利要求1或2所述的一种金属玻璃微米箔的制备方法，其特征在于，所述金属玻璃板材或带材为钯基、铂基、金基、银基、钙基、镁基、铜基、铝基、钛基、钴基、镍基、锆基、铪基、钇基、镧...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杨勇，王俊，高海燕，鞠江，康茂东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31