Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金及其制备方法，所述合金的各组分以及各组分的摩尔百分比含量为：Al?85～87%，Ni?8～10%，Ce?5～7%；本发明专利技术还涉及该Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金的制备方法；与现有铝基非晶合金相比，本发明专利技术以铝为主要成分、镍和铈为合金元素，通过楔形铜模真空吸铸方式制备的Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金，具有非晶形成能力强的优点，该系列铝基非晶合金的强非晶形成能力使其在新型轻质结构材料领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非晶合金及其制备方法，具体涉及一种Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金及其制备方法。
技术介绍
自P.O.L.Duwez等人于1960年（W.Klement,R.H.Willens and P.O.L.Duwez,Non-Crystalline Structure in Solidified Gold-Silicon Alloys,Nature,1960,Vol.7,p869–870）发表了Au-Si非晶态合金以来，非晶态合金的制备与性能研究成为人们的研究重点之一。在1988年，Y.He（Y.He,S.J.Poon and G.J.Shiflet,Synthesis and Properties of Metallic Glasses that Contain Aluminum,Science,1988,Vol.241,1640-1642）和A.Inoue（A.Inoue,K.Ohtera,A.-P.Tsai and T.Masumoto,Aluminum-Based Amorphous Alloys with Tensile Strength above 980MPa(100kg/mm2),Japanese Journal of Applied Physics,1988,Vol.27,pL479-L482）等人开发出铝含量超过80%（摩尔分数）、强度高、韧性较好的铝基非晶合金，而且由于铝基非晶合金具有高比强度、低密度等系列优点，使得铝基非晶合金作为一种潜力巨大的工程材料受到广泛重视。目前制约铝基非晶合金应用的主要限制是非晶合金的非晶形成能力较弱，制备得到的铝基非晶合金尺寸较小。对于Al基Al-Ni-Ce合金，H.Yang（H.Yang,J.Q.Wang and Y.Li,Glass Formation and Microstructure Evolution in Al-Ni-RE(RE=La,Ce,Pr,Nd and misch metal)Ternary Systems,Philosophical Magazine,2007,Vol.87,4211–4228）发现形成非晶的最佳成分位于Al85Ni10Ce5，制备的非晶薄带厚度只有80–90mm。C.T.Rios（C.Rios,S.M.D.Baró,C.Bolfarini,W.J.Botta and C.S.Kiminami,Glass Forming Ability of the Al-Ce-Ni System,Journal of Non-Crystalline Solids,Vol.354,4874-4877）发现形成非晶的最佳成分位于Al85Ni8Ce7。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有Al基合金非晶形成能力不足以制备尺寸较大的非晶合金，提供了一种Al-Ni-Ce系三元铝基非晶态合金及其制备方法，本专利技术提供的合金具有非晶形成能力强的优点，在新型轻质结构材料领域具有广阔的应用前景。本专利技术是通过以下的技术方案实现的，第一方面，本专利技术涉及一种Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金，所述合金的各组分以及各组分的摩尔百分比含量为：Al 85～87%，Ni 8～10%，Ce 5～7%。优选地，所述合金的各组分以及各组分的摩尔百分比含量为：Al 85.5%，Ni 9.5%，Ce 5%。第二方面，本专利技术涉及一种制备上述Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金的方法，包括以下步骤：步骤一，以纯金属块体Al、Ni和Ce为原料，按照上述的各组分的摩尔百分比含量配料；步骤二，在以钛为吸氧剂、以惰性气体为保护气条件下，采用电弧炉反复熔炼直至所述原料熔炼均匀，然后在惰性气体气氛保护下自然冷却，制得母合金锭；步骤三，将所述母合金锭切成合金块体，在以钛为吸氧剂、以惰性气体为保护气的电弧炉中通过电弧熔炼方法熔化所述合金块体，待完全熔化后获得合金熔体，通过真空吸铸方式将所述合金熔体吸铸到事先烘干的楔形铜模中，即得。优选地，所述惰性气体为氩气。进一步优选地，步骤二中，所述反复熔炼具体为：每次熔炼前均用纯钛耗氧，熔炼电流为200A，每次熔炼时间为1min。优选地，步骤一中，纯金属块体Al、Ni和Ce使用之前进行预处理，具体为将表面氧化皮去除并用超声波清洗。优选地，步骤二和/或步骤三中，所述电弧炉中的惰性气体纯度大于99.999%、气压为1.1～1.2个标准大气压。优选地，步骤三中，所述合金块体在熔炼前先去除其表面的氧化皮。优选地，步骤三中，所述熔炼的电流为200A。优选地，步骤三中，所述楔形铜模的夹角为5°。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：与现有铝基非晶合金相比，本专利技术以铝为主要成分、镍和铈为合金元素，通过楔形铜模真空吸铸方式制备的Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金，具有非晶形成能力强的优点，该系列铝基非晶合金的强非晶形成能力使其在新型轻质结构材料领域具有广阔的应用前景。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是本专利技术提供的Al87Ni8Ce5合金楔形试样的金相照片图；图2是本专利技术提供的Al87Ni8Ce5楔形试样上非晶部分的XRD图谱分析结果图；图3是本专利技术提供的Al87Ni8Ce5楔形试样非晶部分的DSC曲线和Al87Ni8Ce5非晶薄带的DSC曲线的分析结果图；图4是本专利技术提供的Al87Ni8Ce5楔形试样非晶部分的选区电子衍射和明场相的高分辨照片；图5是本专利技术提供的Al85.5Ni9.5Ce5合金楔形试样的金相照片；图6是本专利技术提供的Al85Ni8Ce7合金楔形试样的金相照片；图7是本专利技术提供的Al85Ni9Ce6合金楔形试样的金相照片；图8是本专利技术提供的Al85Ni10Ce5合金楔形试样的金相照片。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。本专利技术的实施例采用纯金属块体Al、Ni、Ce为原料，制备出多种成分的Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金。本专利技术采用的原料均为市售的高纯块状金属，按照质量分数其纯度为：Al（≥99.999%）、Ni（≥99.99%）、Ce（≥99.9%）。实施例1本实施例涉及一种Al87Ni8Ce5合金及其制备方法。采用市售高纯Al、Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al？Ni？Ce系铝基非晶态合金，其特征在于，所述合金的各组分以及各组分的摩尔百分比含量为：Al？85～87%，Ni？8～10%，Ce？5～7%。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金，其特征在于，所述合金的各组分以及各组分
的摩尔百分比含量为：Al 85～87%，Ni 8～10%，Ce 5～7%。
2.根据权利要求1所述的Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金，其特征在于，所述合金的
各组分以及各组分的摩尔百分比含量为：Al 85.5%，Ni 9.5%，Ce 5%。
3.一种制备如权利要求1所述的Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金的方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤一，以纯金属块体Al、Ni和Ce为原料，按照权利要求1所述的各组分的摩尔
百分比含量配料；
步骤二，在以钛为吸氧剂、以惰性气体为保护气条件下，采用电弧炉反复熔炼直至
所述原料熔炼均匀，然后在惰性气体气氛保护下自然冷却，制得母合金锭；
步骤三，将所述母合金锭切成合金块体，在以钛为吸氧剂、以惰性气体为保护气的
电弧炉中通过电弧熔炼方法熔化所述合金块体，待完全熔化后获得合金熔体，通过真空
吸铸方式将所述合金熔体吸铸到事先烘干的楔形铜模中，即得。
4.根据权利要求3所述的制备Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金的方法，其特征在于，
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金富，张章，熊贤仲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：