专利名称：一种镁基条带非晶合金的制备方法
技术领域：
本发明属于镁基条带非晶合金制备技术领域，特指一种镁基条带非晶合金的制备方法。
背景技术：
非晶态合金作为一种新材料，在国内外已经受到越来越广泛地重视。自从第一次获得非晶态合金以来，它一直吸引着物理学、冶金学和材料学等不同领域地科研人员从基础科学到应用科学地各个角度对其开展全面的研究。其不断地发展与创新不仅仅是由于揭示非晶态固体地物理本质具有重大的科学意义，更重要地还是由于非晶态合金具有非常优异地物理、化学、力学性能，而这些性能往往又是现有的金属材料所不具备的。此外，非晶态合金的制备工艺相对比较简单，它的生产周期短、设备并不庞大，因此，从工业生产的角度看，上述优点也是它能够迅速发展服务于经济建设的有利因素。 镁基非晶态合金的开发是在Mg-Cu-Y三元体系的基础上发展起来的，经过10多年的发展人们开发出了多种四元及五元的镁基非晶态合金体系。虽然近十年来人们对镁基非晶态合金研究取得了突破性的进展，但目前还没有人研究Mg-Cu-Al-Y非晶态合金。本发明在Mg-Cu-Y三元体系的基础上加入少量的Al元素，利用单辊甩带法制备出Mg65Cu21Al1Ylt^Mg65Cu22Al3Y10和Mg65Cu2ciAl5Yltl三种成分非晶条带，以其提高非晶合金的机械性能并降低其脆性；并采用X射线衍射分析法(XRD)和结合差热分析法(DSC)对三种非晶条带进行分析。
发明内容
本发明开发出一种镁基条带非晶合金的制备方法，其特征为首先制备Cu-Al-Y中间合金，按照Cu、Al、Y(纯度99. 95%以上)原子百分比为Cu (25-x)%，Al x% (x = I、3和5)，Y10%配制而成。Cu-Al-Y中间合金熔炼是在真空磁控钨极电弧炉上进行。将配好的Cu-Y-Al中间合金置于炉内，抽真空至低于3. 0 X 10_3Pa，充入保护气体氩气至0. 06MPa,在400 500A电流条件下熔炼50 90s，每个中间合金锭(约25g)反复熔炼4 5次。将熔炼好的中间合金使用砂轮机打磨表面氧化层，然后将每个中间合金锭击碎成小块，并使用纯酒精洗净。纯Mg块用手工锯锯成小块，用丙酮在超声波振荡清洗机中清洗干净，然后称量准确。母合金熔炼采用电阻炉熔炼，为了确保坩埚与原材料不反应，坩埚材质使用低碳钢。为了确保原材料与空气隔绝，坩埚盖(可方便提升)留有氩气通气管与出气管，坩埚内部密封良好。熔炼前将坩埚内外壁均匀涂刷上石墨涂料，并置于200°C烘炉中烘干。母合金熔炼温度为760°C，将处理好的镁块(纯度99. 95%以上)平铺一层于坩埚底部，Mg按原子百分比为65%加入，将Cu-Y-Al中间合金均匀平铺在Mg块上，再将剩余镁块平铺在Cu-Y-Al中间合金上，形成Mg-合金-Mg叠层，这样可以确保合金充分混合，防止中间合金烧失，得到成分均匀的母合金。将坩埚通入氩气至0. 06MP，在温度760°C熔炼半个小时左右，将坩埚轻轻平晃几下，让金属液混和均匀，然后在760°C温度保温2小时后浇铸于铜模中。制备出了 3 种成分合金，即 Mg65Cu24Al1Yltl,Mg65Cu22Al3Yltl,Mg65Cu2tlAl5Yltl，分别浇注于厚度O 7mm、宽60mm的楔形铜模中，制备出母合金。非晶薄带制备采用高真空单辊旋淬及电弧熔炼真空吸铸系统，将Mg-Cu-Al-Y母合金打磨掉表面氧化层并敲成小块，使用纯酒精清洗净烘干，然后置于下端有带喷嘴的石英玻璃管中，调整喷嘴与铜辊间的距离，封闭舱门，抽真空至1.0X10_3Pa，用单辊旋淬法制得条带样品。在多次试制后所选定较佳的工艺参数为石英管喷嘴孔径为3mmX0.3mm。氩气喷压0. 04MPa，铜辊转速30m/s。制备出Mg65Cu24Al1Y10, Mg65Cu22Al3Y10, Mg65Cu20Al5Y10 三种成分合金条带,所制得的条带厚度为70 SOy m。样品长而连续，贴辊面光洁，完整复制了铜辊的表面特征，自由表面较贴铜辊表面光亮，条带具有一定的韧性如图I所示。图2 为 Mg65Cu21Al1Y10, Mg65Cu22Al3Y10, Mg65Cu20Al55Y10 三种成分合金条带 X 射线衍射图样。当X散射与晶体中诸原子中的电子作用时，在一定条件下会在空间各个方向产生散射。由于原子在空间呈周期性排列，因而这些散射在某些空间叠加而产生干涉增强，形成衍 射峰。对于非晶而言，原子空间排列是无规则的，所以无特征衍射峰。但由于短程有序的存在，使得在低角衍射范围内仍具有择优性，会形成非晶态衍射包谷，即馒头峰。由图2可见，在2 0 = 37°附近，三种成分都表现为非晶相典型的漫散衍射峰，无明显的晶态峰出现，这表明三种成分的合金薄带均形成了完全非晶相。图3 中(a)、(b)和(C)分别是Mg65Cu21Al1Ylt^Mg65Cu22Al3Y1。和Mg65Cu20Al5Y1。三种成分非晶条带的DSC检测曲线。由图可知Mg65Cu24Al1Yltl非晶合金的玻璃转变温度Tg，晶化温度Tpl,固相线温度 Tm，熔化温度分别为 142. I0C >204. 3°C、457°C和 465. 4°C ；Mg65Cu22Al3Y10 非晶合金的 Tg，Tpl，Tm，熔化温度分别为 138. 7°C >185. 6°C、431. (TC和 452. 4°C ；Mg65Cu20Al5Y10非晶合金的Tg, Tpl, Tm，熔化温度分别为141. 50C>194. 4°C、422°C和445. 3°C。
图I制备的非晶态薄带(上自由面；下贴滚辊面)图2 条带 Mg65Cu24Al1Y10, Mg65Cu22Al3Y10, Mg65Cu20Al5Y10 合金的 X 射线衍射谱图3 条带 Mg65Cu24Al1Y10, Mg65Cu22Al3Y10, Mg65Cu20Al5Y10 合金的 DSC 检测
具体实施例方式实施例I首先制备Cu-Al-Y中间合金，按照Cu、Al、Y原子百分比为Cu24%，All%, Y10%配制而成。Cu-Al-Y中间合金熔炼是在真空磁控钨极电弧炉上进行。将配好的Cu-Y-Al中间合金置于炉内，抽真空至低于3. 0 X l(T3Pa，充入保护气体氩气至0. 06MPa,在400 500A电流条件下熔炼50 90s，每个中间合金锭(约25g)反复熔炼4 5次。将熔炼好的中间合金使用砂轮机打磨表面氧化层，然后将每个中间合金锭击碎成小块，并使用纯酒精洗净。纯Mg块用手工锯锯成小块，用丙酮在超声波振荡清洗机中清洗干净，然后称量准确。母合金熔炼采用电阻炉熔炼，为了确保坩埚与原材料不反应，坩埚材质使用低碳钢。为了确保原材料与空气隔绝，坩埚盖(可方便提升)留有氩气通气管与出气管，坩埚内部密封良好。熔炼前将坩埚内外壁均匀涂刷上石墨涂料，并置于200°C烘炉中烘干。母合金熔炼温度为760V，将处理好的Mg块平铺一层于坩埚底部，镁按原子百分比为65 %加入，将Cu-Y-Al中间合金均匀平铺在Mg块上，再将剩余Mg块平铺在Cu-Y-Al中间合金上，形成Mg-合金-Mg叠层，这样可以确保合金充分混合，防止中间合金烧失，得到成分均匀的母合金。将坩埚通入氩气至0. 06MP，在温度760°C熔炼半个小时左右，将坩埚轻轻平晃几下，让金属液混和均匀，然后在760°C温度保温2小时后浇铸于铜模中。制备出了 Mg65Cu24Al1Yltl,分别烧注于厚度0 7_、宽60_的楔形铜模中，制备出母合金。非晶薄带制备采用高真空单辊旋淬及电弧熔炼真空吸铸系统，将Mg65Cu24Al1Yltl母合金打磨掉表面氧化层并敲成小块，使用纯酒精清洗净烘干，然后置于下端有带喷嘴的石英玻璃管中，调整喷嘴与铜辊间的距离，封闭舱门，抽真空至I. OX 10_3Pa，用单辊旋淬法制得条带样品。在多次试制后所选定较佳的工艺参数为石英管喷嘴孔径为3mmX0.3mm、氩气喷压0. 04MPa、铜辊转速30m/s。
实施例2按照&131、丫原子百分比为(1122%，413%，￥10%配制而成。所有工艺方法按实施例I。实施例3按照&131、丫原子百分比为(1120%，415%，￥10%配制而成。所有工艺方法按实施例I。
权利要求
1.一种镁基条带非晶合金的制备方法，其特征为首先制备Cu-Al-Y中间合金，按照Cu、Al、Y原子百分比为Cu(25-x) %，Al x% (x = 1、3和5)，YlO %配制，所有材料纯度99. 95%以上，将配好的Cu-Y-Al中间合金置于真空磁控钨极电弧炉上进行；母合金熔炼采用电阻炉熔炼，镁按原子百分比为65%加入，与熔制好的Cu-Y-Al中间合金一起放入电阻炉中，在760°C温度保温2小时后分别浇注于厚度0 7mm、宽60mm的楔形铜模中，制备出3种成分Mg-Cu-Al-Y母合金；非晶薄带制备采用高真空单辊旋淬及电弧熔炼真空吸铸系统，将Mg-Cu-Al-Y母合金置于下端有带喷嘴的石英玻璃管中，调整喷嘴与铜辊间的距离，封闭舱门，抽真空至I. OX 10_3Pa，用单辊旋淬法制得条带样品。
2.根据权利要求I所述一种镁基条带非晶合金的制备方法，最佳的工艺参数为石英管喷嘴孔径为3mmX0.气喷压0. 04MPa、铜棍转速30m/s。
全文摘要
一种镁基条带非晶合金的制备方法，属于镁基条带非晶合金制备技术领域，其特征为首先制备Cu-Al-Y中间合金，按照Cu、Al、Y(纯度99.95％以上)原子百分比为Cu(25-x)％，Al x％(x＝1、3和5)，Y10％配制，将配好的Cu-Y-Al中间合金置于真空磁控钨极电弧炉上进行。母合金熔炼采用电阻炉熔炼，镁(纯度99.95％以上)按原子百分比为65％加入，与熔制好的Cu-Y-Al中间合金一起放入电阻炉中，在760℃温度保温2小时后分别浇注于厚度0～7mm、宽60mm的楔形铜模中，制备出3种成分Mg-Cu-Al-Y母合金。非晶薄带制备采用高真空单辊旋淬及电弧熔炼真空吸铸系统，将Mg-Cu-Al-Y母合金置于下端有带喷嘴的石英玻璃管中，调整喷嘴与铜辊间的距离，封闭舱门，抽真空至1.0×10-3Pa，用单辊旋淬法制得条带样品。
文档编号C22C45/00GK102808139SQ20121021066
公开日2012年12月5日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者齐克尧, 白高鹏, 司松海, 陆松华, 张扣山 申请人:镇江忆诺唯记忆合金有限公司