Al-Ni-La-RE系铝基非晶态合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Al-Ni-La-RE系铝基非晶态合金及其制备方法，所述合金包含如下摩尔原子百分比含量的各组分：Al85.5～86.5％，Ni8.5～9.5％，La1～4％，RE1～4％；所述RE为Ce、Dy或Gd。本发明专利技术还涉及该Al-Ni-La-RE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，以镍、镧、铈、镝、钆为合金元素，通过楔形铜模真空吸铸方式制备的Al-Ni-La-RE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】
Al-Ni-La-RE系铝基非晶态合金及其制备方法
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-La-RE系铝基非晶态合金及其制备方法。
技术介绍
自1988年，Y.He(Y.He，S.J.PoonandG.J.Shiflet，SynthesisandPropertiesofMetallicGlassesthatContainAluminum，Science，1988，Vol.241，1640-1642)和A.Inoue(A.Inoue，K.Ohtera，A.-P.TsaiandT.Masumoto，Aluminum-BasedAmorphousAlloyswithTensileStrengthabove980MPa(100kg/mm2)，JapaneseJournalofAppliedPhysics，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，熔体快速凝固直接制备得到的铝基非晶合金尺寸较小。对于Al基Al-Ni-La合金，W.S.Sanders(W.S.Sanders，J.S.Warner，D.B.Miracle，StabilityofAl-richglassesintheAl-La-Nisystem，Intermetallics，2006，Vol.14，348-351.)发现形成非晶的最佳成分位于Al85Ni9La5，用喷铸方法制备的楔形试样上完全非晶区域的临界厚度平均可达660μm，是目前已知三元Al基非晶中非晶形成形成最佳的成分。元素置换是提高合金非晶形成能力的普遍做法，中国专利CN101838780，一种Al-Ni-La-Ce系铝基非晶态合金及其制备方法，采用线速度为10m/s，制备的Al84Ni10Ce6-xLax(x＝1-6，at.％)、Al84Ni10-yCe6Lay(y＝1-3，at.％)和Al84-zNi10Ce6Laz(z＝1-3，at.％)非晶薄带厚度最大只有105μm。中国专利CN101838778，一种Al-Ni-Ce-Pr系铝基非晶态合金及其制备方法，采用线速度为5m/s，制备出了非晶形成能力更强的Al84Ni10-xCe6Prx(x＝0-4，at.％)，Al84-yNi10Ce6Pry(z＝1-4，at.％)和Al84Ni10Ce6-zPrz(z＝1-6，at.％)非晶薄带。这些研究结果表明除了合金成分，置换RE原子的合理选择也是制备大块铝基非晶合金的合金成分也是急需解决的关键问题。
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-La-RE系四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。本专利技术的目的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-La-RE(RE＝Ce，Dy，Gd)系铝基非晶态合金，所述合金包含如下摩尔原子百分比含量的各组分：Al85.5～86.5％，Ni8.5～9.5％，La1～4％，RE1～4％；所述RE为Ce、Dy或Gd。优选地，所述合金的包含如下摩尔原子百分比含量的各组分：Al85.5～86.5％、Ni8.5～9.5％、La3.5％、RE1.5％。更优选为：Al86％、Ni9％、La3.5％、RE1.5％。第二方面，本专利技术涉及一种制备上述Al-Ni-La-RE(RE＝Ce，Dy，Gd)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、La和RE＝(Ce，Dy，Gd)为原料，按照上述的各组分的摩尔原子百分比含量配料；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氛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，步骤一中，纯金属块体Al、Ni、La和RE(＝Ce，Dy，Gd)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，步骤二和/或步骤三中，所述惰性气体为氩气。进一步优选地，所述电弧炉中的氩气纯度大于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，所述电弧熔炼的电流为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、镧、铈、镝、钆为合金元素，通过楔形铜模真空吸铸方式制备的Al-Ni-La-RE(RE＝Ce，Dy，Gd)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Al86Ni9La5合金楔形试样的金相照片图；图2是本专利技术提供的Al86Ni9La5和Al86Ni9La3.5RE1.5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Al86Ni9La5和Al86Ni9La3.5RE1.5楔形试样非晶部分的DSC曲线分析结果图，升温速率为20K/min；图4是本专利技术提供的Al86Ni9La5楔形试样非晶部分的选区电子衍射谱和明场像的高分辨照片；其中(a)为TEM明场像，右上角插图为选区电子衍射SAED花样，(b)为TEM明场像的高分辨照片；图5是本专利技术提供的Al86Ni9(La1-xCex)5(x＝0～1)合金楔形试样上非晶临界厚度平均值Ce含量变化曲线图；图6是本专利技术提供的Al86Ni9La4Ce1合金楔形试样的金相照片；图7是本专利技术提供的Al86Ni9La3.5Ce1.5合金楔形试样的金相照片；图8是本专利技术提供的Al86Ni9La1Ce4合金楔形试样的金相照片；图9是本专利技术提供的Al86。5Ni8.5La4Ce1合金楔形试样的金相照片；图10是本专利技术提供的Al86.5Ni8.5La3Ce2合金楔形试样的金相照片；图11是本专利技术提供的Al86.5Ni8.5La1Ce4合金楔形试样的金相照片；图12是本专利技术提供的Al85.5Ni9.5La4Ce1合金楔形试样的金相照片；图13是本专利技术提供的Al85.5Ni9.5La3Ce2合金楔形试样的金相照片；图14是本专利技术提供的Al85.5Ni9.5La1Ce4合金楔形试样的金相照片；图15是本专利技术提供的Al86Ni9La3.5Dy1.5合金楔形试样的金相照片；图16是本专利技术提供的Al86Ni9La3.5Gd1.5合金楔形试样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Al?Ni?La?RE系铝基非晶态合金，其特征在于，所述合金包含如下摩尔原子百分比含量的各组分：Al85.5～86.5％，Ni8.5～9.5％，La1～4％，RE1～4％；所述RE为Ce、Dy或Gd。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Ni-La-RE系铝基非晶态合金，其特征在于，所述合金包含如下摩尔原子百分比含量的各组分：Al86％，Ni9％，La3.5％，RE1.5％；所述RE为Ce、Dy或Gd。2.一种制备如权利要求1所述的Al-Ni-La-RE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、La和RE为原料，按所述的摩尔原子百分比含量配料；步骤二，以钛为吸氧剂、以惰性气体为保护气氛，采用电弧熔炼方法反复熔炼直至步骤一所述原料熔炼均匀，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氛的条件下，采用电弧熔炼方法熔化所述合金块体，获得合金熔体；通过真空吸铸方法将所述合金熔体吸铸到楔形铜模中，即得所述Al-Ni-La-RE系铝基非晶态合金；步骤三中，所述电弧熔炼的电流为200A；步骤三中，所述楔形铜...

【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：