铁基大块非晶合金材料及其制备方法技术

一种铁基大块非晶合金材料，其特征在于：其化学分子式为：（Ｆｅ↓［１００－ａ］Ｃｏ↓［ａ］）↓［ｘ］－Ｍｏ↓［ｙ］－Ｂ↓［ｚ］－Ｄｙ↓［ｗ］，式中的ｘ，ｙ，ｚ，ｗ为原子百分数：６０≤ｘ≤７５，０≤ｙ≤１０，２０≤ｚ≤２５，０≤ｗ≤１０，０≤ａ≤１０，且ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１００。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非晶态磁性材料领域，特别是一种铁基大块非晶合金材料及其 制备方法。
技术介绍
自然界的材料按结构分类，大致可以分为两大类晶态和非晶态。非晶合金原子的混乱排列情况类似于玻璃，故也称为金属玻璃(Bulk Metal Glass)。由 于非晶态金属及合金具有独特的长程无序结构，因此它具有区别于晶态金属的 独特的物理、化学和力学性能。如高的强度和断裂韧性、优良的耐腐蚀性、优 异的磁性能，能获得高的、正或负的磁致伸縮系数。基于非晶合金良好的特性， 其在航空、航天、信息与电子、精密机械和化工等领域和行业中都获得了广泛 的应用，在科学研究及应用方面也具有重要意义，因此非晶合金的研究成为材 料和物理领域的前沿课题之一。非晶合金作为新材料出现于1934年，由德国科学家克雷默(Kramer)用蒸 发沉积方法获得非晶合金薄膜。真正的非晶历史是从1960年美国加州理工学院 的P.Duwez教授专利技术用快淬工艺制备非晶态合金(Au75Si25)开始的，使人工合 成玻璃的范围扩大到了金属体系，但是其临界冷却速率(Rc)必须要在l(^K/s 以上才能形成非晶，较高的冷却速率使得非晶合金只能以低维尺寸和形状出现， 如薄带状、丝状、或者粉末。1969年Pond和Maddin用轧辊法成功制备出具有 一定长度的连续非晶合金的条带，这一技术为大规模生产非晶合金创造了条件。 同年，陈鹤寿等采用快冷连铸轧辊法(冷却速度〉105 K/s) —次做出了供实验 研究的非晶薄带，厚约3(Him，宽几毫米，长达几十米，为非晶合金的大规模生 产奠定了基础。1974年Chen等通过石英管水淬结合抑制非均匀形核的方法在》 103K/s的速度下制备了毫米级的非晶合金。毫米级非晶合金的产生是大块金属 玻璃研究的重大突破，但是这些毫米级非晶合金只局限于Pd、 Pt等贵金属，无 法作为工程材料被广泛应用。1988年，块体非晶合金的研制工作取得了突破性进展。日本东北大学Inoue， 张涛等人继意外发现了具有玻璃形成能力的La-Al-Ni和La-Al-Cu非晶合金系之 后，通过合理的合金设计和常规的铸造方法在较低的冷却速率下陆续开发了 Zr 基，Fe基，Pd基，Ti基，Mg、基等十余种具有较强非晶形成能力的多组元体系， 并且对非晶合金的形成能力、性能和用途做了大量深入的研究，非晶合金领域得到了迅猛地发展。Fe基块体非晶合金因其优良的磁性能，强的非晶形成能力 和相对低廉的价格而特别受到关注，制备高玻璃形成能力和优良磁性能的铁基 大块非晶合金将具有广泛的实际意义和用途。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种铁基大块非晶合金材料及 其制备方法。铁基大块非晶合金材料倒化学分子式为(Fe1()().aC0a)x-M0y-Bz-Dyw，式中的 x， y， z， w为原子百分数60《x《75， 0《y《10， 20《z《25， 0《w《10， 0 《a《10'且x+y+z+w=100。所述的铁基大块非晶合金材料的组成元素Fe、 Co、 Mo和Dy的原料纯度为 99.5%~99.9%。铁基大块非晶合金材料具有65K 98K的宽的过冷液相区。铁基 大块非晶合金材料具有高抗压断裂强度o产3500MPa，高维氏硬度Hv-1130。铁基大块非晶合金材料的制备方法包括如下的步骤1) 母合金熔炼按目标成分所需原子比将Fe、 Co、 Mo、 B和Dy换算成 质量百分比后进行称量配料，将原料放入真空感应冶炼炉中，抽取真空至 4.0xl0-spa后，充入高纯氩气保护，调节电流由小至大，感应加热直至样品熔化。反复熔炼5~10次，以获得混合均匀的(FeK)o.aCOa)x-MOy-Bz-Dyw母合金锭子；2) 块体非晶制备将步骤1获得的(FeK)o.aCoaVMOy-Bz-Dyw母合金锭子去除 氧化皮后破碎成小块，并置于酒精中超声波清洗，后将其装入下端开口且孔径 为0.4mm 0.6mm的石英管中，抽取真空至4.0xl(T3Pa后，在感应炉腔体内充入 高纯氩气保护，采用高频感应线圈加热使其熔化，调节电流为15~35A，感应温 度为1100~1680°C，熔炼2 5min后用高纯氩气把熔融的合金液喷射并注入不同 孔径的铜模中，制得铁基大块非晶合金棒材。所述的腔体气压为0.05MPa，喷射压力差为0.05~0.10MPa。铁基大块非晶 合金材料的最小临界直径为2mm。本专利技术所述的铁基大块非晶合金材料具有以下显著特点1)玻璃形成能力 强，能够制得最小临界直径为2mm的非晶合金棒材。且具有76K 98K的宽的 过冷液相区。2)压縮断裂强度高，硬度大。o产3400MPa， Hv-1130。另外，本 专利技术所述的铁基非晶合金的制备方法的工艺简单，对原料的纯度要求也不是很 高，原材料纯度大多为工业纯度。该体系非晶态合金的优异性意味着其是一种 具有应用前景的功能材料。 附图说明图1为按照实施例1、 2、 3、 4制备的Fe-Co-Mo-B-Dy系块体非晶合金的 XRD图2为按照实施例1、 2、 3、 4制备的Fe-Co-Mo-B-Dy系块体非晶合金的压 縮应力-应变曲线图。 具体实施例方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1:制备96Dy4非晶合金棒材Fe， Co， Mo， B和Dy元素按96Dy4合金原子百分比换 算成质量百分比后，精确称量纯度为99.6X的Fe，纯度为99.9%的Co，纯度为 99.8%的Mo，纯度为99.9%的Dy以及FeB合金，放入感应炉内的石英管中， 待抽取真空至4.0xl(^Pa后，充入高纯氩气保护，调节电流由小至大，感应加热直至样品熔化。反复熔炼9次，以获得混合均匀的96Dy4母 合金锭子。将获得的96Dy4母合金锭子破碎成小块，并置于酒精中超声波清洗。后将其装入下端开口且孔径为0.5mm的石英管中，抽取真 空至3.6xl0-卞a后，在感应炉腔体内充入高纯氩气保护，采用高频感应线圈加热 使其熔化，调节电流为25A，感应温度为1600°C，熔炼3min后用高纯氩气把熔融的合金液喷射并注入铜模中，制得96Dy4块体非晶合金。用X射线衍射法表征该块体非晶的结构。图1为该样品的X射线衍射图。图中 所见为一个宽的弥散的漫射峰，没有观察到任何晶化峰，说明所制备的合金为 非晶合金。用差示扫描量热法获得该块体样品的热力学参数。从所制备的96Dy4非晶合金的玻璃转变温度和初始晶化温度可以得到该合金的过冷液相区」7;-79K，非晶形成能力强。将制得的非晶合金棒材截取 02mmX4mm试样进行力学性能测试，其压縮过程中的应力应变曲线如图2所 示，可以得到其断裂强度为3398MPa。用维氏微观硬度计测得硬度为 1100kg/mm2。实施例2:制备95Dy5非晶合金棒材Fe， Co， Mo， B和Dy元素按95Dy5合金原子百分比换 算成质量百分比后，精确称量纯度为99.6X的Fe，纯度为99.9%的Co，纯度为 99.8。/。的Mo，纯度为99.9%的Dy以及FeB合金，放入感应炉内的石英管中。 待抽取真空至4.0xl(^Pa后，充入高纯氩气保护，调节电流由小至大，感应加热直至样品熔化。反复熔炼10次，以获得混合均匀的95Dy5母 合金锭子。将获得的95Dy5母合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁基大块非晶合金材料，其特征在于：其化学分子式为：（Ｆｅ↓［１００－ａ］Ｃｏ↓［ａ］）↓［ｘ］－Ｍｏ↓［ｙ］－Ｂ↓［ｚ］－Ｄｙ↓［ｗ］，式中的ｘ，ｙ，ｚ，ｗ为原子百分数：６０≤ｘ≤７５，０≤ｙ≤１０，２０≤ｚ≤２５，０≤ｗ≤１０，０≤ａ≤１０，且ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｗ＝１００。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严密，陶姗，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86