[发明专利]Al-Ni-Ce系铝基非晶态合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明是通过以下的技术方案实现的，

第一方面，本发明涉及一种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，本发明涉及一种制备上述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。