一种钙基非晶合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钙基非晶合金及其制备方法，其中，该钙基非晶合金的组成如下述通式所示：CaaMbNcPdQe，其中，a、b、c、d、e，均为原子百分数，其中40≤a≤70；5≤b≤25，0≤c≤35，0≤d≤35，0≤e≤25，且c+d≥5，a、b、c、d、e之和为100，其中M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、Sc或者La系金属中的一种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
非晶合金是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由于其特殊 的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如高强度、高硬度、耐磨损、耐 腐蚀等性能。这些优越的性能使得非晶合金在很多领域具有应用潜力。从二十世纪九十年代初以来，以日本和美国为首，发现了一系列具有强非晶形成 能力的合金成分，其中以锆基非晶合金最为容易制得，其临界冷却速率在lK/s量级，可以 用铜模铸造和水淬等方法制备成三维块体材料。近来，国外又发展了多组元铜基块体非晶 系合金，在非晶合金中加入钙可以提高非晶合金的耐腐蚀性能，但是这种非晶合金的非晶 形成能力较差，临界尺寸小，如现有技术中公开了一种非晶合金，其通式为A1(KI_a_bBaCb，其中 0 < a < 15，0 < b < 30，A 选自 Be、Mg、Ca、Ti、Zr、Hf、Pt、Pd、Fe、Ni 禾口 Cu 中的一种或多 种；B 选自 Y、La、Gd、Nb、Ta、Ag、Au、Co 和 Zn 中的一种或多种，C 选自 Al、In、Sn、B、C、Si 和 P中的一种或多种，这种非晶合金虽然在非晶合金耐腐蚀性能方面得到了加强，但是这种非 晶合金非晶形成能力较差，而且玻璃化转变温度较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种临界尺寸大以及玻璃化转变温度低的钙 基非晶合金及其制备方法。为此，本专利技术提供一种钙基非晶合金，该钙基非晶合金的组成如下述通式所示 CaaMbNcPdQe,其中，a、b、c、d、e，均为原子百分数，其中40彡a彡70 ;5彡b彡25，0彡c彡35， 0彡d彡35,0彡e彡25，且c+d彡5，a、b、c、d、e之和为100，其中M为Mg或者Sn，N为 Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、Sc或者La系金属 中的一种。同时提供了一种钙基非晶合金的制备方法，该方法包括将Ca、M、N、P、Q按照摩尔 比为a b c d e的配比混合后，在保护气体气氛或真空环境下，进行熔炼，并浇铸 冷却后成型，获得钙基非晶合金，其中40彡a彡70，5彡b彡25，0彡c彡35，0彡d彡35， 0彡e彡25，a、b、c、d、e之和为100，且c+d彡5，M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种 或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、&或者La系金属中的一种。通过本专利技术所提供制备方法制备的钙基非晶合金具有玻璃化转变温度低、临界尺 寸大的优点。具体实施例方式本专利技术提供一种钙基非晶合金，其特征在于，该钙基非晶合金的组成如下述通式 所示CaaMbNcPdQe,其中，a、b、c、d、e，均为原子百分数，其中40彡a彡70 ;5彡b彡25，0彡c彡35，0彡d彡35，0彡e彡25，且c+d彡5，a、b、c、d、e之和为100，其中M为Mg或 者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种或多种，P为Al、Ag、Ga、Si中的一种或多种，Q为Y、Sc或者 La系金属中的一种。在优选情况下，40彡a彡65 ;10彡b彡25,0彡c彡35,0彡d彡35,0彡e彡5， c+d 彡 10。专利技术人通过大量的实验发现，当c+d ^ 15时，非晶合金的抗弯性能会大幅提高，在 优选情况下N为Cu、Ni中的一种元素，Al的加入有助于降低非晶合金的玻璃转变温度，在 优选情况下，La系金属选自La、Pm, Ce、Gd、Er、Sm中的一种或多种，更优选为Gd、Sm中的一 种或两种。本专利技术同时提供一种钙基非晶合金的制备方法，该方法包括将Ca、M、N、P、Q按照 摩尔比为a b c d e的配比混合后，在保护气体气氛或真空环境下，进行熔炼，并浇 铸冷却后成型，获得钙基非晶合金，其中40<a<70，5<b<25，0<C<35，0<d<35， 0彡e彡25，a、b、c、d、e之和为100，且c+d彡5，M为Mg或者Sn，N为Cu、Ni、Si中的一种 或多种，P为Al、Ag、Ga、Zn中的一种或多种，Q为Y、&或者La系金属中的一种。非晶合金的工业应用受限于非晶合金的熔化温度和玻璃转变温度，如能够在保持 非晶形成能力的前提下，有效的降低非晶合金的成型温度，则非晶合金的工业应用的进度 将会大大的加快。Ca基非晶的组成元素都不是高温金属，特别是Al、Si元素的添加，不但 能够提高非晶形成能力，而且能够将Ca基合金的玻璃转变温度降到400K以下。本专利技术所述非晶合金的制备方法中，所述非晶合金原料中含有少量的杂质对非晶 合金的熔炼没有影响，以非晶合金的总量为基准，所述杂质的含量为5原子％以下即可。因 此，本专利技术的制备方法对于各种原料的纯度的要求也不高，但是原料纯度高，有利于非晶合 金的形成。因此，用于制备本专利技术所述钙基非晶合金的各种原料的纯度优选为99重量％以 上，更优选为99-99. 999重量％。所述保护气体气氛或者真空环境是为了使合金原料在熔 炼过程中获得保护，避免被氧化。本专利技术的非晶合金原料的抗氧化性能较好，因此对保护气 体气氛以及真空环境的要求比较低。所述保护气体为元素周期表中零族元素气体中的一种 或几种。所述保护气体的纯度不低于94体积％即可，例如可以为94-99.9体积％。熔炼炉 内通入保护气体之前只需抽真空至真空度为940帕以下即可。另外，所述真空环境是指真 空度不超过940帕，优选为0. 1-940帕。本专利技术所述真空度以绝对压力表示。所述熔炼的方法为本领域中各种常规的熔炼方法，只要将非晶合金原料充分熔融 即可，例如可以在熔炼设备内进行熔炼，熔炼温度和熔炼时间随着所非晶合金原材料的不 同会有一些变化，本专利技术中，熔炼温度优选为940-2700°C，更优选为1200-2500°C ；熔炼时间 优选为0. 5-5分钟，更优选为1-3分钟。所述熔炼设备可以为常规的熔炼设备，例如电弧熔 炼炉、或感应熔炼。通常在合金熔炼过程中都存在原料的烧损，但是对于本专利技术中所提供的非晶合金 来说，原料烧损的量很少，如本专利技术所提供的非晶合金中的Al在熔炼过程中的烧损量为最 大，但其在熔炼过程中所损失的量为非晶合金中Al的含量的1_2%，所以元素在熔炼过程 中所损失的量可以忽略不计，在熔炼前的各组分的投料摩尔比与熔炼后的非晶合金中各组 分的摩尔比基本吻合。本专利技术对非晶合金的冷却成型可以采用本领域中各种常规的浇铸冷却成型方法，例如，将熔融的合金材料(熔体)浇铸到模具中，然后冷却。所述浇铸方法可以为重力浇 铸、吸铸、喷铸、压铸中的任意一种。重力浇铸是指利用熔体本身的重力作用浇铸到模具中。 重力浇铸由于方法简单，容易实现，而且成本低，因此本专利技术优选使用。所述浇铸的具体操 作方法为本领域技术人员所公知。模具材料可以为铜合金、不锈钢及导热系数为30-400W/ πι·Κ(优选为50-200W/m*K)的材料。模具可进行水冷、油冷或者液氮冷却。冷却的速度可 以是lOK/s以上，优选为10-103K/s。对冷却的程度没有特别要求，只要能成型为本专利技术的 非晶合金即可。本专利技术所提供的钙基非晶合金中钙占到了 40-70%，由于非晶合金中钙的大量存 在，而与本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种钙基非晶合金，其特征在于，该钙基非晶合金的组成如下述通式所示：ＣａａＭｂＮｃＰｄＱｅ，其中，ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ，均为原子百分数，其中４０≤ａ≤７０；５≤ｂ≤２５，０≤ｃ≤３５，０≤ｄ≤３５，０≤ｅ≤２５，ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ之和为１００，且ｃ＋ｄ≥５，其中Ｍ为Ｍｇ或者Ｓｎ，Ｎ为Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ中的一种或多种，Ｐ为Ａｌ、Ａｇ、Ｇａ、Ｚｎ中的一种或多种，Ｑ为Ｙ、Ｓｃ或者Ｌａ系金属中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高宽，张法亮，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94