一種鋁鋯鋅基金屬玻璃的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非晶態(tài)合金材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種鋁鋯鋅基金屬玻璃的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金原子結(jié)構(gòu)具有長程無序、短程有序的特點，不具備傳統(tǒng)晶體材料中的位錯等缺陷。這使其表現(xiàn)出許多優(yōu)異的力學(xué)性能，如超高強度和斷裂韌性、高硬度、低彈性模量、獨特的形變和斷裂行為等。塊體金屬玻璃是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強、最硬、最軟和最韌的金屬結(jié)構(gòu)材料?；谶@些優(yōu)異的性質(zhì)，非晶態(tài)合金在航空航天、兵器工業(yè)、精密儀器和生物醫(yī)療等方面都有廣闊的應(yīng)用前景，具有很高的科學(xué)價值和應(yīng)用價值，因此近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。
[0003]相對于其他鈦基、鋯基和鐵基等塊體金屬玻璃，鋁鋯鋅基塊體金屬玻璃的組元少，制備工藝相對簡單，成本較為低廉。鋁鋯鋅金屬玻璃不但具有高強度、大彈性變形、高硬度、耐磨損和耐腐蝕等優(yōu)良性能，還具有較小的膨脹系數(shù)，適于近終成形，成形后表面光潔度高，因此是一種潛在的優(yōu)良結(jié)構(gòu)材料。但是鋁鋯鋅基金屬玻璃在宏觀上表現(xiàn)出極大的脆性，在這一定程度上限制了其在結(jié)構(gòu)材料方面的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種鋁鋯鋅基金屬玻璃的制備方法，該方法制備的金屬玻璃金具有良好的機械性能，尤其具有突出的斷裂強度與塑性變形能力。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋁鋯鋅基金屬玻璃的制備方法，該鋁鋯鋅基金屬玻璃基體由以下原子配比的合金制成:All—a—b—cZnaBbZrcNbd，其中a=0.11-0.18，b=0.12-0.15，c=0.14-0.17，d=0.02-0.03;
該方法包括如下步驟:
(1)按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99 %的Zn塊、純度為99.99%的B塊、純度為99.99%的Zr塊和純度為99.99%的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料；
(2)將步驟(I)配制的原料裝入熔煉爐中，對熔煉爐抽真空至5X 10—3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa，充分熔煉3_5遍，保證熔煉均勻；
(3)用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為5-10mm的鋁鋯鋅基金屬玻璃復(fù)合材料棒材；
(4)按如下重量百分比準備熔覆的的金屬粉末:15%< Zr <20%、2% < Ti <8%、2% <Nb<5%,2% <C<6%，鋁粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米；
(5)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對步驟(4)中的金屬粉末進行多道熔覆，冷卻至室溫，在鈦基非晶材料基體帶材制備一層合金涂層； (6)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對步驟(5)中制得的合金涂層進行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的鈦基非晶材料。
[0006]優(yōu)選的，步驟(5)中的熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率500-1000W，光斑直徑1-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度300-2000mm/min，同步送粉量為5_15g/min，保護氬氣流量10_20L/min。
[0007]優(yōu)選的，步驟(6)中的重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率500-2000W，光斑l-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度600-3000mm/min，保護氬氣流量10-20L/min。
【具體實施方式】
[0008]實施例一
本實施例的鋁鋯鋅基金屬玻璃基體由以下原子配比的合金制成:Al0.6iZn0.nB0.12Zr0.wNb0.02。
[0009]按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99%的Zn塊、純度為99.99 %的B塊、純度為99.99 %的Zr塊和純度為99.99 %的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料。
[0010]將配制的原料裝入熔煉爐中，對熔煉爐抽真空至5X 10—3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa，充分熔煉3遍，保證熔煉均勻。
[0011]用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為5_的鋁鋯鋅基金屬玻璃復(fù)合材料棒材。
[0012]按如下重量百分比準備熔覆的的金屬粉末:Zr=15%、Ti=2%、Nb=2%、C=2%，鋁粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米。
[0013]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對的金屬粉末進行多道熔覆，冷卻至室溫，在鈦基非晶材料基體帶材制備一層合金涂層。
[0014]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對制得的合金涂層進行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的鈦基非晶材料。
[0015]熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率500胃，光斑直徑1-2111111，搭接率().3，掃描速度300mm/min，同步送粉量為5g/min，保護氬氣流量10L/min。
[0016]重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率500W，光斑l-2mm，搭接率0.3，掃描速度600mm/min，保護氬氣流量10L/min。
[0017]實施例二
本實施例的鋁鋯鋅基金屬玻璃基體由以下原子配比的合金制成:Al0.57Ζηο.ιβΒο.?δΖΓο.nNb0.03。
[0018]按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99%的Zn塊、純度為99.99 %的B塊、純度為99.99 %的Zr塊和純度為99.99 %的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料。
[0019]將配制的原料裝入熔煉爐中，對熔煉爐抽真空至5X 10—3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa，充分熔煉5遍，保證熔煉均勻。
[0020]用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為1mm的鋁鋯鋅基金屬玻璃復(fù)合材料棒材。
[0021]按如下重量百分比準備熔覆的的金屬粉末:Zr=20%、Ti=8%、Nb=5%、C=6%，鋁粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米。
[0022]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對的金屬粉末進行多道熔覆，冷卻至室溫，在鈦基非晶材料基體帶材制備一層合金涂層。
[0023]使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對制得的合金涂層進行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的鈦基非晶材料。
[0024]熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率=1000W，光斑直徑l-2mm，搭接率=0.5，掃描速度=2000mm/min，同步送粉量為=15g/min，保護氬氣流量=20L/min。
[0025]重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率=2000W，光斑l-2mm，搭接率=0.5，掃描速度=3000mm/min，保護氬氣流量=20L/min。
[0026]比較例按照Al55Zri7Si5Zmo的分子式，按照常規(guī)方式，制備Al55Zri7Si5Zmo非晶合金材料。
[0027]對相同形狀和尺寸的實施例1-2及比較例的軟磁合金進行屈服強度和壓縮塑性的測試，測試結(jié)果顯示:實施例1-2的屈服強度相對比較例提升32%以上，壓縮塑性相對比較例提尚25%以上。
【主權(quán)項】
1.一種鋁鋯鋅基金屬玻璃的制備方法，該鋁鋯鋅基金屬玻璃基體由以下原子配比的合金制成:All—a—b-CZnaBbZrcNbd，其中a=0.11-0.18，b=0.12-0.15，c=0.14-0.17，d=0.02-0.03 ； 該方法包括如下步驟: (1)按照上述分子式稱取各元素進行配料，選取純度為99.99%的Al塊、純度為99.99%的Zn塊、純度為99.99%的B塊、純度為99.99%的Zr塊和純度為99.99%的Nb塊進行合金配料配置，按照摩爾比進行精確稱量配比并使用乙醇超聲波清洗原料； (2)將步驟(I)配制的原料裝入熔煉爐中，對熔煉爐抽真空至5X 10—3Pa，然后充入高純氬氣，氬氣純度大于99.999%，使熔煉室氣壓達到0.05MPa，充分熔煉3_5遍，保證熔煉均勻； (3)用撥勺將熔煉好的合金錠放入吸鑄工位，用電弧將合金錠熔化，并逐漸加大電流至700A，利用熔煉室和吸鑄室壓差將合金液體吸入銅模，得到直徑為5-10mm的鋁鋯鋅基金屬玻璃復(fù)合材料棒材； (4)按如下重量百分比準備熔覆的的金屬粉末:15%< Zr <20%、2% < Tig 8%、2% <Nb<5%,2% <C<6%，鋁粉為余量，球磨混合，金屬粉末的粒度范圍為60-150微米； (5)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定熔覆工藝，采用同步送粉方式對步驟(4)中的金屬粉末進行多道熔覆，冷卻至室溫，在鈦基非晶材料基體帶材制備一層合金涂層，熔覆工藝是指:依次設(shè)置激光功率500-1000W，光斑直徑1-2mm，搭接率0.3-0.5，掃描速度300-2000mm/min，同步送粉量為5-15g/min，保護氬氣流量10_20L/min; (6)使用連續(xù)光纖激光器，設(shè)定重熔工藝，對步驟(5)中制得的合金涂層進行激光表面重熔，冷卻至室溫，獲得具有非晶涂層的鈦基非晶材料，重熔工藝是指:依次設(shè)置激光功率500-2000W，光斑 l-2mm，搭接率 0.3-0.5，掃描速度600-3000mm/min，保護氬氣流量 10-20L/mino
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁鋯鋅基金屬玻璃的制備方法，該鋁鋯鋅基金屬玻璃基體由以下原子配比的合金制成：Al1-a-b-cZnaBbZrcNbd，其中a=0.11-0.18，b=0.12-0.15，c=0.14-0.17，d=0.02-0.03。該方法制備的金屬玻璃具有良好的機械性能，尤其具有突出的斷裂強度與塑性變形能力。
【IPC分類】C22C21/00, C23C24/10, C22C45/00
【公開號】CN105671459
【申請?zhí)枴緾N201610228503
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月13日