專利名稱：：一種大塊稀土基非晶合金的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種大塊稀土基非晶合金的制備方法。
背景技術：
：非晶合金是利用其特有的玻璃特性，使其在電弧的高溫作用下熔煉，然后采用銅模鑄造法使其在過冷液相區內快速凝固成型，可形成復雜件，從而可以作為3C產品構件、高爾夫球構件等用，由于非晶合金具有高強度、高硬度等特點，倍受重視，有廣闊的應用前景。非晶合金所需要的原材料純度非常高，制備環境與條件苛刻，無論是原材料里的雜質還是制備過程中帶來的氧化都可以導致異質形核，從而降低了過冷液相區的寬度，進而極大地降低了合金的非晶形成能力。現有的非晶合金的制備方法大多采用在真空熔煉爐中快淬的方法，由于其制備條件苛刻很難在工業生產中得到應用。
發明內容本發明的一個目的是提供一種對環境要求相對較低的塊體非晶合金的制備方法，并提高了制備得到的非晶合金的性能。一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，包括，在保護氣體下，熔煉按照計量比配制的合金元素，并快速凝固冷卻，合金成分范圍為ReaAlbMcNd，其中4(^a^90，5$bS30，1^(^40，O.l^d^lO且a+b+c+d=100;其中，稀土元素Re為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的兩種或兩種以上的混合，N為Y，Hf，Nb中的一種或幾種的混合，M為Si、P、S、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Zr、Mo、Pd、Ag中的一種或幾種的混合。優選Re為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Er的兩種或兩種以上的混合；N為Y，Hf，Nb中的一種或幾種的混合，M為Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Zr、Mo、Pd、Ag中的一種或幾種的混合。各原材料的重量百分含量的純度為大于等于98%，同時小于99.5%。其中，保護氣體為惰性氣體、N2、SF6氣體中的一種或幾種。惰性氣體為氦氣、氖氣、氬氣的一種或幾種。所述保護氣體中還含有02，CO,C02，H20，S02，NO，N02和H2氣體中的一種或多種混合的雜質氣體，雜質氣體含量為1000-10000ppm。現有的非晶合金的制備方法，一般要求雜質氣體含量為100ppm;合金純度在99.5%以上，以保證合金熔鑄時不受氣體和合金元素純度的影響。反應容器中通冷卻水達到快速冷卻熔融溶液的目的，冷卻速度為106k/s103k/s，優選為105k/s103k/s。按照本發明的非晶合金的制備方法制備的非晶合金具有以下優點能夠在合金純度要求不高的條件下順利進行合金熔鑄，同時對保護氣氛要求降低，降低了對環境和設備的要求，有利于塊體非晶合金的工業化生產。圖1是本發明的非晶合金的粉末衍射對比具體實施例方式下面，結合附圖，對本發明進行詳細地說明。圖1是在所選定的鑭基的基礎上，逐漸變化添加ReaAlbMeNd中的N含量或變換真空度的條件下，制得的樣品的粉末衍射圖；從圖l中的實施例l和對比例1口J以看出增加適量的N后，合金的非晶形成能力得到了很好的改善，從實施例l、實施例4可以看出隨著N含量的增加，合金的非晶形成能力極大的增強了，當達到一定量時，過量N還可以在基體內形成樹枝狀晶，從而在一定程度上改善了合金的性能。從對比例1到對比例3可以看出當沒有N時，合金的非晶形成能力比較差，如粉末衍射圖中的對比例3所示，晶態峰比較明顯，合金基本上形成晶態。由此可見，在保護的氣氛之內，合金的非晶形成能力受N的影響很大。下面的實施例對本發明做進一步的說明。實施例1本實施例說明本發明提供的大塊稀土基非晶合金的制備方法。采用體積比純度98.0%的氬氣作為保護氣，雜質氣體含量大于1000ppm，熔煉下列配方的非晶合金，合金成分配比如下(La37Pr2。Al2QNi8Cu!oC05)95(附,Y)5熔煉非晶合金，所使用的合金純度都要求在99wt%以下；具體實驗條件及步驟如下1)采用φ4mm的石磨吸嘴作為澆注管道；2)按照所給成分配制質量為25克的合金樣品；采用水冷銅模冷卻，冷卻速率為103k/s;3)澆注的樣品尺寸為3mmxl0mmxl00mm;實施例2采用體積比純度為98%的氬氣作為保護氣，雜質氣體含量大于2000ppm，把實施例1成分改為(La37Pr2oAl2oNi8Cu1()Co5)92(Hf,Y)8，即ReaAlbMeNd中的N的摩爾白—分比增加。實施例3采用體積比純度為98%的氬氣作為保護氣，雜質氣體含量大于3000ppm，把實施例1成分改為(La37Pr2oAl2oNisCuK)Ge5)89(Hf,Y)11，即ReaAlbMeNd中的N的摩爾百分比增加。實施例4采用體積比純度為98%的氬氣作為保護氣，雜質氣體含量大于4000ppm，把實施例1成分改為(La37Pr20Al20Ni8Cu10Cr5)88(Hf,Y)12，即ReaAlbMeNd中的N的摩爾百分比增加。實施例5在體積比純度為99.0%的氬氣氣體保護下，雜質氣體含量大于5000ppm,合金配方如下(Ce32Nd25Al2oNi8Zn10Mo5)9o(Hf，Nb:h。。所選元素純度均為99.2%。實施例6在體積比純度為98.5%的氮氣保護下，雜質氣體含量為9000ppm，所選元素純度均為99.0%;熔煉下列配方的非晶合金，合金配比為(Ce25Nd22La25Al5Ni8Cu10Ag5)90(Hf,Nb)10。對比例1本對比例說明在現有技術的條件下不加N的非晶合金。采用的原材料均為99.9%，在體積比純度為99.0%的氬氣保護下，雜質氣體含量為100ppm，沒有加入ReaAlbMcNd中的N，其它同實施例1。本對比例的分子式La37Pr2oAl2QM8Cu1GCo5。對比例2本對比例說明在本發明的條件下不加N的非晶合金。沒有加入ReaAlbMeNd中的N，其它同實施例l。合金成分配比如下La37Pr20Al20Ni8Cui0Co5。對比例3本對比例說明在現有技術的條件下不加N的非晶合金。采用的原材料均為99.9%，在氬氣(純度99.0%)氣體保護下，雜質氣體含量為5000ppm，沒有加入ReaAlbMeNd中的N，其它同實施例5。本對比例的分子式Ce32Nd25Al2aNi8Zn1QMo5。測試條件如下1)XRD分析XRD粉末衍射分析是對材料進行物相分析，以判定合金是否為非晶，本實驗是在比亞迪中研院的XRD粉末衍射實驗室的D-MAX2200PC型粉末X射線衍射儀上進行。以銅靶輻射，其入射波長X=1.54060A，加速電壓為40KV,電流為20mA,采用步進掃描，掃描步長為0.04°。2)硬度測試合金硬度測試試樣取至熔煉的試樣及外來樣品，硬度測試按GB標準在維氏硬度實驗機上測試，壓頭為100g或200g，加載時間為10s,每個試樣取三個點取其算術平均值。3)三點彎曲實驗本實驗按GB/T14452-93標準在新三思公司的噸位為1噸的實驗機上進行，跨距50mm，加載速度0.5mm/min。測試非晶合金的抗彎曲強度。測試結果如下表1所示表l<table><row><column>----</column><column>抗彎強度(MPa)</column><column>硬度(Hv)</column></row><row><column>實施例1</column><column>547</column><column>235.4</column></row><row><column>實施例2</column><column>647.1</column><column>216.7</column></row><row><column>實施例3</column><column>663.9</column><column>192.5</column></row><row><column>實施例4</column><column>558.4</column><column>208.6</column></row><row><column>實施例5</column><column>628.9</column><column>204.6</column></row><row><column>實施例6</column><column>619.7</column><column>211.3</column></row><row><column>對比例1</column><column>503.9</column><column>219.8</column></row><row><column>對比例2</column><column>452.7</column><column>215.6</column></row><row><column>對比例3</column><column>367</column><column>212.5<table>從表l中的實施例和對比例可以得知，合金的抗彎強度、硬度性能有所提高，把實施例3、4的粉末衍射圖結合上表可以看出，當N的含量超過10%時，有少量的晶化峰出現，這說明當N元素的含量大于10%時，對非晶形成能力有一定的影響，合金的力學性能稍有下降趨勢，但始終優于對比例中元素組成里沒有N的合金體系。從上表可以看出，組成里沒有N元素的合金的力學性能相對較低。綜上所述，采用本發明的方法制備非晶合金，可以降低對原材料和反應容器的雜質氣體含量的要求降低，同時對非晶合金的形成能力和非晶合金的性能都有所提高。權利要求1、一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，包括，在保護氣體下，熔煉按照計量比配制的合金元素，并快速凝固冷卻，合金成分范圍為ReaAlbMcNd，其中40≤a≤90，5≤b≤30，1≤c≤40，0.1≤d≤10且a+b+c+d＝100；其中，稀土元素Re為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的兩種或兩種以上的混合，N為Y，Hf，Nb中的一種或幾種的混合，M為Si、P、S、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Zr、Mo、Pd、Ag中的一種或幾種的混合。2、根據權利要求1所述的一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，其中，Re為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Ho、Er的兩種或兩種以上的混合；N為Y，Hf，Nb中的一種或幾種的混合，M為Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Zr、Mo、Pd、Ag中的一種或幾種的混合。3、根據權利要求1所述的一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，其中，保護氣體為惰性氣體、N2、SF6氣體中的一種或幾種。4、根據權力要求3所述的一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，其中，惰性氣體為氦氣、氖氣、氬氣的一種或幾種。5、根據權利要求1或2所述的一種非晶合金的制備方法，其中，所述保護氣體中還含有02，CO，C02，H20，S02，NO，N02和H2氣體中的一種或多種混合的雜質氣體，雜質氣體含量為1000-10000卯m。6、根據權利要求1或2所述的一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，其中，各原材料的重量百分含量的純度為大于等于98%，同時小于99.5%。全文摘要一種大塊稀土基非晶合金的制備方法，在保護氣體下，熔煉按照計量比配制的合金元素，并快速凝固冷卻，合金成分為Re<sub>a</sub>Al<sub>b</sub>M<sub>c</sub>N<sub>d</sub>，其中40≤a≤90，5≤b≤30，1≤c≤40，0.1≤d≤10且a+b+c+d＝100；其中，稀土元素Re為La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的兩種或兩種以上的混合，N為Y，Hf，Nb中的一種或幾種的混合，M為Si、P、S、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ge、As、Zr、Mo、Pd、Ag中的一種或幾種的混合。本發明的方法制備非晶合金，可降低對原材料和反應容器的雜質氣體含量的要求降低等優點。文檔編號C22C1/02GK101200778SQ20061015766公開日2008年6月18日申請日期2006年12月14日優先權日2006年12月14日發明者清宮,張法亮,梅李申請人:比亞迪股份有限公司