[发明专利]一种含铝的非晶态合金的制备工艺

说明书

技术领域：本发明属于金属材料领域，特别涉及了一种通过添加铝合金细化剂制备含铝的非晶态合金的制备工艺。

背景技术：铝及其合金具有比重小、比强度及比刚度高、易加工和成本低等优点，采用快速凝固和机械合金化等技术制得的铝基非晶态合金更具有高强度、低密度、高热稳定性、良好的力学性能、优异的抗腐蚀性等特点，在高强度低密度材料方面具有广泛应用前景，备受材料研究者关注。但是铝基非晶态合金的非晶形成能力较差，常规的Al-TM(过渡族元素)-RE(稀土元素)非晶形成合金通过TM、RE合金化的方法已很难提高其非晶形成能力，急需通过新的工艺或新的合金化方法来研制铝基非晶态合金。

非晶态合金是由熔体通过快速凝固获得的，降低合金熔体与晶体之间的自由能差，能够增强液体的稳定性，提高非晶合金的形成能力。铸造中的异质形核，通过添加分布弥散均匀、尺寸较小、且与晶核之间晶格匹配的外来质点，可以达到降低固液自由能差（或形核功）等的目的。目前还没有在非晶态合金中添加细化剂中间合金来制备非晶态合金的例子。

发明内容：本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种通过微量添加铝合金细化剂方法制备低成本的含铝非晶态合金及其制备工艺。通过在铝基非晶态合金中添加微量的铝合金细化剂，通过常规快速凝固方法制备铝基非晶态合金，且这种合金化方法适用于含铝的其它基非晶态合金（如RE-TM-Al、Cu-Zr-Al、Zr-Al-Ni等合金系）。添加合金细化剂的方法制备含铝的非晶态合金，不仅可以促使非晶形成能力的提高，还打破了非晶态合金必须用高纯金属元素才能制备出来的限制，有利于降低非晶制备的成本。

本发明是通过以下方式实现的：

一种含铝的非晶态合金的制备工艺，其特征是包括以下步骤：

（1）按照质量百分比8：11：1.5：0.8：8.5或8：10.6：1.5：0.5：0.2称取电解铜、纯镨、纯镍、工业纯铝及铝合金细化剂AlTiB；

（2）在高纯氩气保护气氛中的真空电弧炉中进行熔炼，熔炼电流为250-500A，每一埚料熔化三次以上，第二次及以后熔炼时加电磁搅拌；

（3）熔化结束后取出锭料，并将锭料表面打光，以备熔体甩带用；

（4）采用高频重熔甩带设备、高频感应加热设备，将小块锭料放入底端带有小孔的石英管中进行甩带，甩带过程在氩气保护下进行。

上述含铝的非晶态合金的制备工艺，其特征是步骤（1）中铝合金细化剂为Al_96.8Ti_1.6B_1.6（质量百分比）；步骤（1）中称取电解铜、纯镨、纯镍、工业纯铝及铝合金细化剂的质量分别比为8：11：1.5：0.8：8.5或8：10.6：1.5：0.5：0.2；步骤（4）中石英管上小孔的直径为1.2-1.5mm；高频感应加热设备的加热电流调节到490-510A；熔甩时甩带机的转速为30m/s以上。

本发明利用添加铝合金细化剂，通过合理的成分配比和制备工艺，降低了含铝合金体系的固液自由能差，可以制得富铝的Al-Cu-Pr-Ni-Ti-B和富铜的Cu-Pr-Ni-Al-Ti-B非晶态合金薄带，达到了降低成本和提高非晶形成能力的目的。

具体实施方式:下面给出本发明的四个最佳实施例：

实施例1

（1）称取电解铜（99.99%）、纯镨（99.9%）、纯镍（99.9%）、工业纯铝（99.8%）及铝合金细化剂Al_96.8Ti_1.6B_1.6质量分别为15.9gCu、21.2gPr、3.0gNi、1.6gAl、16.9gAl_96.8Ti_1.6B_1.6。

（2）将原料放入真空电弧炉中，用机械泵和分子泵抽真空至2×10^-3Pa，充入高纯氩气进行电弧熔炼，熔炼电流为500A。第一遍熔化至原料表面熔化即可，翻转后第二次熔炼时待表面熔化后立即加磁搅拌至熔体中没有块状料。然后再翻转进行第三次熔炼，保证熔化均匀。

（3）熔化结束后取出锭料，并用锉刀将锭料表面打光，并用小锤敲成小块状料以备熔体甩带用；

（4）将小块锭料放入底端有1.2mm小孔的石英管中，采用高频感应加热设备重熔，在氩气保护气氛下用甩带设备进行熔甩，辊轮转速为38.5m/s，熔体喷射压力为0.6MPa，加热电流为503A。

按上述工艺可得到厚为30微米的Al-Cu-Pr-Ni-Ti-B富铝非晶薄带。

实施例2