一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法技术

本发明专利技术公开了一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，属于材料表面改性领域。具体涉及一种针对铁基非晶合金强度高但室温塑性低的特点，通过对铁基非晶表面进行喷丸处理，来改善和提高铁基非晶的室温塑性的方法。基本过程：第一步，应用fluxing提纯技术和J‑quenching技术制备获得实验所需的铁基非晶合金；第二步，采用自动控制（数控）喷丸设备对非晶表面进行喷丸处理，即得到表面改性的铁基非晶合金。本发明专利技术优点：一、设备简单，操作方便，成本低，经济高效，无三废排放，具备大规模推广应用的潜力；二、室温压缩塑性变形能力显著提高，可提高2~8倍以上。本发明专利技术主要用于制备兼具高强度和良好室温塑性的铁基非晶合金。

【技术实现步骤摘要】
一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法
本专利技术属于材料表面改性领域，具体涉及一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法。
技术介绍
近十几年来，由于铁基非晶合金的强度，弹性变形和磁学等性能优异而备受人们关注，铁基非晶合金不仅在核材料、机械制造、医疗器械、半导体材料以及化工材料等领域均有着广泛的应用前景，而且还能为相关学科领域开辟新的研究方向和为解决重大科学问题提供新的机遇和途径。虽然铁基非晶合金具有许多独特的性能，但也有致命弱点—应变软化。与传统晶体材料不同，铁基非晶合金不具有位错、层错等晶体的缺陷，其塑性变形主要是通过剪切带的产生和增殖来控制，表现出高度局域化的特征，这直接导致了非晶合金室温下没有宏观塑性，限制了其作为结构材料和功能材料的应用范围。因此，提高铁基非晶合金的室温塑性，具有重要的学术意义与应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有的铁基非晶合金室温塑性非常差的问题，而提供一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法。一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，其特征在于，该方法通过对铁基非晶表面进行喷丸处理，获得兼具高强度和良好室温塑性的铁基非晶合金，室温塑性提高幅度可高达8倍之多。所述的铁基非晶合金为三元Fe80P13C7非晶合金、四元Fe50Ni30P13C7非晶合金和六元Fe74Si3B4P10C4Mo5非晶合金。一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，具体按以下步骤进行：步骤1：通过fluxing提纯技术和J-quenching技术制备获得实验所需的铁基非晶合金；步骤2：根据样品尺寸规格和性能要求，确定目标喷丸强度等喷丸参数；步骤3：检查喷丸前的工序确保都已到位，并对样品进行装夹；步骤4：按照工艺参数要求对样品进行喷丸处理；步骤5：喷丸完成后把样品从夹具上卸下，并对喷丸后的样品进行检查，保证表面没有嵌入的破碎弹丸，没有磕碰伤，表面的覆盖率等满足要求；步骤6：将喷丸后的非晶样品切割成长径比为2:1的试样，用万能试验机测取试样的力学性能数据，包括屈服强度σy，断裂强度σf和压缩塑性εp。铁基非晶合金喷丸过程中采用实际有效的相关工艺参数，例如：喷丸介质的种类、喷丸介质的尺寸、喷丸时间、喷丸强度、喷丸覆盖率以及喷丸机喷嘴至样品表面的距离等。因此，喷丸处理过程中的各项工艺参数都应控制在合理的范围内，以实现最佳的喷丸改性效果。在专利技术中进行喷丸处理时，控制空气压力为0.1MPa～0.4MPa，喷丸机喷嘴至样品表面的距离为100mm～150mm，喷丸介质为玻璃弹丸（丸料规格参照HB/Z26-2011进行选择），弹丸尺寸规格为BZ10（100μm）、BZ15（150μm）和BZ20（200μm），弹丸的喷射角度为90°，喷丸时间约为20s～1min，喷丸强度约为0.15mmA～0.30mmA，喷丸覆盖率为100％。喷丸表面处理的效果主要通过喷丸强度来表征。若喷丸强度过小，会使引入的残余压应力较小，达不到预期的改性效果；若喷丸强度过大，容易在试样表面形成微裂纹，导致喷丸残余应力场的松弛或再分布，继而同样达不到预期的改性效果。喷丸工艺参数的选择直接决定了实际的喷丸质量和效果，因此喷丸处理过程中的各项工艺参数都应控制在合理的范围内。本专利技术具有以下优点：（1）设备简单。铁基非晶合金通过自动控制（数控）喷丸设备对其进行喷丸处理即可实现表面性能的改善。（2）性能可调控。通过喷丸工艺参数的优化，实现对非晶合金组织结构和残余应力场的调控，从而满足实际工程应用中差异化的性能要求。（3）批量生产。该方法成本低，操作简单易行，经济高效，无三废排放，可以满足工业应用的批量生产需求。本专利技术的效果：本专利技术提出的一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法的增塑效果十分明显，如可将塑性变形量不足0.4%的Fe80P13C7非晶合金提高至3.2%左右，增加幅值可达8倍以上。附图说明图1是Fe80P13C7非晶合金试样铸态未处理（编号为对比例1）和经过喷丸处理（编号为实施例1）的X射线衍射谱；图2是对比例1和实施例1的应力—应变曲线；图3是对比例1的侧面剪切带的SEM图；图4是图3中A区域的放大图；图5是实施例1得到的表面改性的Fe80P13C7非晶合金试样的侧面剪切带的SEM图；图6是图5中A区域的放大图；图7是Fe50Ni30P13C7非晶合金试样铸态未处理（编号为对比例2）和经过喷丸处理（编号为实施例2）的应力—应变曲线；图8是Fe74Si3B4P10C4Mo5非晶合金试样铸态未处理（编号为对比例3）和经过喷丸处理（编号为实施例3）的应力—应变对比曲线。具体实施方式本专利技术提供一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，通过对铁基非晶表面进行喷丸处理，来改善铁基非晶的室温塑性，提高幅度可高达8倍之多，下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步详细说明。实施例1对Fe80P13C7三元铁基非晶合金试样使用自动控制（数控）喷丸设备进行喷丸处理，其工艺参数要求为：喷丸介质为玻璃弹丸，喷丸时间为30s，喷丸强度约为0.15mmA，喷丸覆盖率为100％，空气压力为0.2MPa，弹丸的喷射角度为90°；并对处理后的非晶合金试样使用万能试验机进行压缩塑性检测。实施例2对Fe50Ni30P13C7四元铁基非晶合金试样使用自动控制（数控）喷丸设备进行喷丸处理，其工艺参数要求为：喷丸介质为玻璃弹丸，喷丸时间为30s，喷丸强度约为0.15mmA，喷丸覆盖率为100％，空气压力为0.2MPa，弹丸的喷射角度为90°；并对处理后的非晶合金试样使用万能试验机进行压缩塑性检测。实施例3对Fe74Si3B4P10C4Mo5六元铁基非晶合金试样使用自动控制（数控）喷丸设备进行喷丸处理，其工艺参数要求为：喷丸介质为玻璃弹丸，喷丸时间为30s，喷丸强度约为0.20mmA，喷丸覆盖率为100％，空气压力为0.3Mpa，弹丸的喷射角度为90°；并对处理后的非晶合金试样使用万能试验机进行压缩塑性检测。以上是有关本专利技术较佳实施方式的说明。在此，需要说明的一点是，本专利技术并不局限于以上实施例方式，在满足权利要求书、专利技术详细说明以及附图等范围要求的情况下，可以对本专利技术进行各种变更实施，而这些均属于本专利技术范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，其特征在于，该方法通过对铁基非晶表面进行喷丸处理，获得兼具高强度和良好室温塑性的铁基非晶合金，室温塑性提高幅度可高达8倍之多，具体按以下步骤进行：/n(1) 通过fluxing提纯技术和J-quenching技术制备出铁基非晶合金；/n(2) 对铁基非晶合金表面进行喷丸处理，即得到表面改性的铁基非晶合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，其特征在于，该方法通过对铁基非晶表面进行喷丸处理，获得兼具高强度和良好室温塑性的铁基非晶合金，室温塑性提高幅度可高达8倍之多，具体按以下步骤进行：
(1)通过fluxing提纯技术和J-quenching技术制备出铁基非晶合金；
(2)对铁基非晶合金表面进行喷丸处理，即得到表面改性的铁基非晶合金。


2.根据权利要求1所述的一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，其特征在于，步骤(2)中所述的进行喷丸处理时控制空气压力0.1～0.4MPa。


3.根据权利要求1所述的一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，其特征在于，步骤(2)中所述的进行喷丸处理时喷丸时间约为20s～1min。


4.根据权利要求1所述的一种提高铁基非晶合金室温塑性的表面改性方法，其特征在于，步骤(2)中所述的进行喷丸处理时控制弹丸速度为60～100m/s。


5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳华，朱梦丽，李强，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65