[发明专利]梯度成分非晶合金试样及其高通量制备方法

说明书

一种梯度成分非晶合金试样及其高通量制备方法，属于非晶合金制备领域。该高通量制备方法包括：将至少两个母合金依次对接并放置于样品腔内，使任意相邻的两个所述母合金在重力方向上保持互相接触，于真空和/或惰性气氛下，升温至高于各母合金的液相点温度后保温预设时间，以使各母合金样品熔融成熔体并互相扩散，急冷，使扩散后的熔体凝固并获得梯度成分非晶合金试样；其中，任意相邻的两个母合金分别为各组成元素相同、但至少一个组成元素的含量不同的多元合金；其可高通量制备出具有均匀浓度梯度变化的非晶合金试样，有利于高效地筛选出强玻璃形成能力的块体非晶合金成分。

技术领域

本申请涉及非晶合金制备领域，具体而言，涉及一种梯度成分非晶合金试样及其高通量制备方法。

背景技术

非晶合金是上世纪60年代出现的新型金属材料，与传统的晶态材料相比，具有高强度、高硬度、高弹性模量以及优异的耐磨擦、耐腐蚀性能，在微器件、消费电子、军事国防，医疗器械等领域的应用中展现出优异的自身优势。但大部分非晶体系的玻璃形成能力有限，大尺寸非晶合金的探索极为困难，极大限制其在各领域应用的推广。因而如何高效的开发具有强玻璃形成能力的非晶合金成分，获得大尺寸的块体非晶合金是现阶段非晶合金领域科学研究最重要、最基本的问题之一。

近些年来，有不少研究人员将高通量方法运用到非晶合金材料成分开发中，极大提高材料开发的效率。但是，目前非晶合金高通量制备的主要方法是通过镀膜来沉积出具有浓度梯度变化的组合样品，但采用上述方法筛选出的非晶合金成分与实际得到的块体非晶合金成分有一定偏差。

迄今为止，能够高效的实现块体非晶合金组合材料库的高通量制备方法仍然缺乏，亟需发展可精准、高效地筛选出强玻璃形成能力的块体非晶合金成分的高通量制备方法。

发明内容

本申请提供了一种梯度成分非晶合金试样及其高通量制备方法，其能够解决上述至少一个技术问题。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种梯度成分非晶合金试样的高通量制备方法，其包括：

将至少两个母合金依次对接并放置于样品腔内，使任意相邻的两个所述母合金在重力方向上保持互相接触，于真空和/或惰性气氛下，升温至高于各母合金的液相点温度后保温预设时间，以使母合金样品熔融成熔体并互相扩散，形成扩散样；急冷扩散样，以获得梯度成分非晶合金试样。

其中，任意相邻的两个母合金分别为各组成元素相同、但至少一个组成元素的含量不同的多元合金，急冷的冷却速率大于熔体凝固过程中发生非晶转变所需要的最小冷却速率。

在上述设置中，通过限定任意相邻的两个母合金为组成元素相同但组成元素含量不同的多元合金，然后利用熔体扩散+急冷凝固，形成的梯度成分非晶合金试样具有沿扩散方向分布的至少一个非晶合金区域，各非晶合金区域中的非晶合金成分(元素相同)的组成元素浓度沿扩散方向梯度变化，可针对组成元素相同的多元合金，短时间一次制备大量沿扩散方向连续均匀分布且浓度呈梯度变化的非晶合金成分，实现了不同非晶合金成分的高通量制备，不仅方法易于操作、过程易于实现，同时有利于提高非晶材料成分开发的效率，有效节省梯度成分非晶合金试样制备成本。并且，由于本申请采用保温扩散后直接急冷，因此该梯度成分非晶合金试样中的任一非晶合金成分与采用相同条件单独制备的块体非晶合金成分没有偏差，因此利用其确定合金材料的非晶形成能力时，可精准、高效地筛选出强玻璃形成能力的非晶合金成分。

在第二方面，本申请示例提供了一种非晶合金材料，其由本申请第一方面提供的制备方法制得。

在第三方面，本申请示例提供了一种梯度成分非晶合金试样，其具有沿其轴向布置的至少一个非晶合金区域，非晶合金区域沿轴向具有多个非晶试样区，相邻的两个非晶试样区一体成型，任意相邻的两个非晶试样区的非晶合金成分的组成元素相同、但至少一组成元素含量不同。