一种铝基大块非晶复合材料，属于复合材料领域。其特征在于，其中铝元素所占的原子百分含量超过40%，合金成分用如下公式表示：AlaFebLacCedCoeCufMgNhOi,其中M为Ti,V,Cr,Mn,Mg,Ni,Zn,Ag,Mo,Nb,Zr元素中的一种或多种，N为除稀土元素La,Ce外的其它稀土元素中的一种或多种，O为类金属元素C,B,Si,P中的一种或多种，40≤a≤80，0≤b≤20，5≤c≤30，5≤d≤30，0≤e≤10，0≤f≤10，0≤g≤10,0≤h≤10,0≤i≤10，而且满足：a+b+c+d+e+f+g+h+i=100；本发明专利技术除了具有高比强度外，其制备过程也十分简单，因此其成本低廉，在工业上具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种块体非晶复合材料，具体而言是一种以铝元素为主要成份，由非晶基体和内生晶体相组成的铝基大块非晶合金复合材料。技术背景 铝基非晶合金不仅具有优异的抗腐蚀性能，耐磨性能，化学性能等，而且还具有十分优异的力学性能，其断裂强度是传统铝合金的2-3倍。传统铝合金如AA6061、AA7075等，通过常规手段强化之后，其最终室温拉伸断裂强度只能达到500-600 MPa,而对于铝非晶合金来说，其断裂强度可达1200 MPa左右，远远超过了传统铝合金，尤其值得一提的是，对于纳米铝颗粒弥散分布于非晶基本中的复合结构材料，其断裂强度更高，可达1560 MPa。但是，相对于其它Mg，Ca，Ti等轻质基非晶来说，铝基非晶形成能力极差，从1981年首次在Al-Fe-B 合金体系中获得了非晶态结构以来，经过30多年的努力，仍然没有突破临界直径大于I _的块体非晶合金，这很大程度地限制了铝基非晶作为工程结构材料在实际中的广泛应用。目前，人们对铝基非晶合金的开发主要包括两方面，一方面是通过改进其制备方法，增加合金铸造时的冷却速率，例如，用液氮冷却代替铜模水冷，或是通过喷射成型方法增加其冷却速率。这些方法虽然可以一定程度上增加铝基非晶的临界形成尺寸，但是由于工艺程序相对复杂，其成本也相对大大增加。另一方面是通过控索新的铝基成分，从本质上增加其临界形成尺寸。统计数据显示，从1988年以来，众多的科研小组研究了近数百个合金体系，多达几千个合金成分，但临界尺寸仍没有突破I mm的瓶颈。因此，研究块体铝基大块非晶合金成为了当前急待解决的科学及技术难题。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服铝基非晶合金的玻璃形成能力差，临界形成尺寸小的难题，提供一种新型大块铝基非晶复合材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的 一种高强度铝基大块非晶复合材料，其特征在于所述的铝基非晶复合材料其铝元素所占的原子百分含量可在40%以上，该系列合金是由非晶基体和晶体相两部分组成，其中非晶相体积百分比占10-90%,晶体相体积百分比占90_10%。该招基大块非晶复合材料其合金成分可用如下公式表示AlaFebLaeCedCoeCufMgNhOi,其中 M 为 Ti，V，Cr, Mn, Mg, Ni,Zn, Ag, Mo, Nb, Zr元素中的一种或多种，N为除稀土元素La，Ce外的其它稀土元素中的一种或多种，0为类金属兀素C，B, Si, P中的一种或多种,40 < a < 80, 0 ^ b ^ 20,5 彡 c 彡 30，5 彡 d 彡 30，0 彡 e 彡 10，0 彡 f 彡 10,0 彡 g 彡 10，0 ^ h ^ 10, 0 彡 i 彡 10，而且满足a+b+c+d+e+f+g+h+i=100 ； 优选的成分 所述的铝基大块非晶复合材料其合金成分可用如下公式表示=AlaFebLaeCedC0eCuf,其中，40 彡 a 彡 80，0 彡 b 彡 20，5 彡 c 彡 30，5 彡 d 彡 30，0 ^ e ^ 10, 0 ^ f ^ 10,而且满足a+b+c+d+e+f=100。所述的铝基大块非晶复合材料其合金成分可用如下公式表示AlaFebLacCedCoeCufMg,其中 M 为 Ti，V, Cr, Mn, Mg, Ni, Zn, Ag, Mo, Nb, Zr 元素中的一种或多种，其中，40彡a彡80，0彡b彡20，5彡c彡30，5彡d彡30，0 ^ e ^ 10,0彡 f 彡 10，0 彡 g 彡 10，而且 满足a+b+c+d+e+f+g=100。所述的铝基大块非晶复合材料其合金成分可用如下公式表示AlaFebLacCedCoeCufNg,其中N为除稀土元素La，Ce外的其它稀土元素中的一种或多种，其中，40 彡 a 彡 80，0 彡 b 彡 20，5 彡 c 彡 30，5 彡 d 彡 30，0 ^ e ^ 10, 0 ^ f ^ 10,0^ g ^ 10,而且满足a+b+c+d+e+f+g=100。所述的铝基大块非晶复合材料其合金成分可用如下公式表示AlaFebLacCedCoeCufOg,其中0为类金属元素C，B，Si, P中的一种或多种，其中，40 彡 a彡 80，O^b ^ 20, 5 彡 c 彡 30，5 彡 d彡 30，O^e ^ 10, O^f ^ 10, OSgSlO,而且满足a+b+c+d+e+f+g=100。上述所述的大块铝基非晶复合材料其具体制备步骤为 步骤一、母合金的制备 将上述合金成分中所需的Al，Fe, La, Ce, Co, Cu等元素，按照合金的原子百分比称取后，在氩气环境中反复熔炼4次以上，保证合金的成分的均匀性，冷却后得到母合金。步骤二、吸铸 将步骤(I)中的母合金重新熔化，利用电弧炉中的吸铸装置将合金吸铸至不同铸型的铜模中形成棒状或板状样品。上述铝基非晶合金，在其合金成分范围内，利用铜模吸铸制备4mm或以上的合金棒材，在部分成分范围内可获得10-20_的铝基非晶复合材料棒材。本专利技术所提供的大块铝基非晶复合材料其优点在于 (I)合金成分中轻质铝元素含量高，部分成分范围内铝元素百分含量超过50%以上，可获得直径在4mm以上的非晶复合材料棒材，合金的非晶形成能力强，部分成分范围内可获得10-20_的铝基非晶复合材料棒材。(2) 该系列轻质非晶复材料具有400-550 K的玻璃转变温度，合金熔点在1000K以上，且其过冷液相区间在10-60 K之间。(3) 该系列合金由非晶基体和内生晶体相组成，其压缩断裂强度达700-1200MPa，远高于现有的传统铝合金材料。(4) 该系列轻质非晶复材料生产工艺简单易操作，成本低廉。附图说明 图I为实例I制备的直径为6 mm的Al4tlFe5C03Cu2La24Ce26非晶复合材料的扫描电镜5000倍(SEM)照片； 图2为实例I制备的直径为6 mm的Al4tlFe5C03Cu2La24Ce26非晶复合材料的热分析(DSC)曲线图，加热速率为20 K/min ； 图3为实例I制备的直径为6 mm的Al4tlFe5C03Cu2La24Ce26非晶复合材料的压缩应力应变曲线。图4为实例2制备的直径为6 mm的Al5ciFeltlCo3Cu2La17Ce18非晶复合材料的扫描电镜20000倍(SEM)照片； 图5为实例2制备的直径为6 mm的Al5ciFeiciC03Cu2La17Ce18非晶复合材料的热分析(DSC)曲线图，加热速率为20 K/min ； 图6为实例2制备的直径为6 mm的Al5ciFeiciC03Cu2La17Ce18非晶复合材料非晶部分的透射电镜(TEM)图，左上角内插图为选区电子衍射(SAED)； 图7为实例2制备的直径为6 mm的Al5ciFeiciC03Cu2La17Ce18非晶复合材料的压缩应力应变曲线。图8为实例3制备的直径为6 mm的Al55Fe15Co3Cu2La12Ce13非晶复合材料的扫描电 镜3000倍(SEM)照片； 图9为实例3制备的直径为6 mm的Al55Fe15C03Cu2La12Ce13非晶复合材料的热分析(DSC)曲线图，加热速率为20 K本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强度铝基大块非晶复合材料，其特征在于所述的铝基非晶复合材料其铝元素所占的原子百分含量在40%以上，该系列合金是由非晶基体和晶体相组成，该铝基大块非晶复合材料其合金成分用如下公式表示AlaFebLaeCedCoeCufMgNhOi,其中M为Ti，V，Cr,Mn, Mg, Ni, Zn, Ag, Mo, Nb, Zr元素中的一种或多种，N为除稀土元素La，Ce外的其它稀土元素中的一种或多种，0为类金属元素C，B，Si, P中的一种或多种，40< a < 80，0 ≤ b ≤ 20，5≤ c ≤ 30，5≤ d ≤ 30，0≤ e≤10，0≤ f ≤ 10,0 ≤ g≤ 10，0 ≤ h≤ 10,0≤ i ≤ 10,而且满足a+b+c+d+e+f+g+h+i=100。2.如权利要求I所述的铝基大块非晶复合材料，其特征在于，其合金成分可如下公式表示AlaFebLacCedCoeCufMg,其中 M 为 Ti, V, Cr, Mn, Mg, Ni, Zn, Ag, Mo, Nb, Zr 元素中的一种或多种，其中，40≤a≤80，0≤b≤20，5≤c≤30，5≤d≤30，0≤ e≤ 10,0≤ f ≤10，0 ≤ g≤ 10，而且满足a+b+c+d+e+f+g=100。3.如权利要求I所述的铝基大块非晶复合材料，其特征在于，其合金成分用如下公式表示=AlaFebLac^edCo6CufNg,其中N为除稀土元素La，Ce外的其它稀土元素中的一种或多种，其中 40≤ a ≤80，0≤ b ≤ 20，5≤ c≤ 30，5 ≤ d ≤ 30，0≤ e≤ 10,0 ≤f ≤10,0≤g ≤ 10,而且满足a+b+...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕昭平，陈子潘，高敬恩，杜清，吴渊，李睿，曹迪，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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