專利名稱：一種利用功率超聲對合金表面進行非晶化處理的方法
技術領域：
本發明涉及合金表面處理領域，具體是涉及一種利用功率超聲對合金表面進行非晶化 處理的方法。
背景技術：
塊體非晶合金，是指在三維尺度上均具有宏觀尺寸的處于非晶狀態的固體合金，具有 高強度、高硬度，良好的耐腐蝕性能，有些塊體非晶合金還具有優良的磁學性能。由于其 與晶體合金相比優異的性能，其應用領域已經從商用體育器材擴展到微電子器件等。目前， 塊體非晶合金的制備主要采用銅模澆注、噴鑄、吸鑄以及石英管水淬等方法。由于非晶合 金非晶形成能力的限制，在一定的工藝條件下可以獲得完全非晶的尺寸被限制在某一個臨 界值以下。為了獲得更大尺寸的完全非晶合金，則需要提高冷卻速率。
目前，塊體非晶合金的應用研究還比較缺乏，在非晶形成能力限制和制備成本較高的 條件下，尚沒有十分明朗的應用前景。由于塊體非晶合金的制備往往需要高純金屬為原料， 材料的制備成本較高，加上不少非晶合金的非晶形成能力有限，因此，直接采用塊體非晶 合金生產零件或產品目前還難以實現。大尺寸塊體非晶合金的制備，特別是形狀復雜的塊 體非晶合金的制備仍比較困難，因此，采用表面技術實現材料表面的非晶化就成為一種重 要的選擇。激光熔覆合金涂層具有成份可調范圍廣，熔覆層組織致密，良好的耐磨、耐蝕 及較好的高溫性能等優點，可用于鋼鐵零件的表面改性，大幅度提高其使用壽命、降低生 產成本，具有廣闊的應用前景。有研究利用激光熔覆制備了鐵基大厚度非晶表層，非晶名 義成分為Fe7oZnoNi6AUSi6B4(原子分數)，非晶層最大厚度為0.74mm。由于激光熔覆的冷 卻速率大于非晶形成的臨界冷卻速率，抑制了表層枝晶外延生長，因此在表層獲得了單相 非晶。然而，激光熔覆方法局部加熱溫度高，非常容易造成合金元素的燒損，影響合金的 非晶形成能力。因此，開發一種新的合金表面處理方法，在不對合金表面形成實質性破壞 的情況下，實現合金表面的非晶化，是提高材料表面性能、降低成本的有效途徑，也是非 晶合金研究中 一個值得關注的問題。
發明內容
為解決現有技術存在的不足，本發明提供了一種利用功率超聲對合金表面進行非晶化 處理的方法，有效地解決了問題。
本發明所采用的技術方案是在一定的液體介質中，采用功率超聲在液體介質中的空 化作用，產生局部高溫、高壓，對具有一定非晶形成能力的合金的表面進行處理，使合金 表面形成非晶化層。
本發明中所說的液體介質，要求在室溫下有良好的流動性，揮發性低，不易被氧化或 不容易著火，如機油、去離子水等。該液體介質除作為空化作用形成的載體以外，還對所 處理的表面進行冷卻，以獲得很高的冷卻速率。
本發明中，所說的待處理的合金要求具有一定的非晶形成能力，在冷卻速率為104K/s 時必須能夠形成完全非晶，如Mg基、Fe基、Zr基、Cu基等大塊非晶合金。合金的非晶 形成能力要與超聲處理功率、超聲變幅桿與待處理面的距離、超聲作用的時間等因素有機 地結合。合金的非晶形成能力越高，則要求達到同樣非晶化效果時，所需選用的超聲處理 功率越低；超聲變幅桿與待處理面的距離越短，達到同樣非晶化效果時，超聲作用時間越 短。
在處理過程中，為了避免沖擊作用和微射流對合金表面的破壞作用，可以控制待處理 合金在液體介質中做往復運動，使其獲得比較光潔的表面。
為了避免因超聲波作用引起介質的揮發、燃燒等，可以采用流動介質。 本發明的處理方法與現有技術相比，具有以下的主要優點
1) 可以對各種形態的表面進行處理，具有較強的適應性；
2) 處理過程中，可以有效避免局部出現過燒的現象，能防止合金元素的燒損；
3) 經過處理的表面，在工藝條件合適的情況下表面粗糙度一致性好，可以減少后續處 理的工作量；
4) 處理過程簡單，操作方便。
總之，通過上述處理方法，可以成功地在合金表面實現非晶化，從而使合金表面獲得 特殊的性能。
圖1是實施例1處理后合金表面的掃描電鏡照片 圖2是實施例1處理后合金表面的X射線衍射譜具體實施方式
在本發明中所使用的術語，除非有另外說明， 一般具有本領域普通技術人員通常理解 的含義。
下面結合具體實施例，并參照數據進一步詳細地描述本發明。應理解，這些實施例只
是為了舉例說明本發明，而非以任何方式限制本發明的范圍。
在以下的實施例中，未詳細描述的各種過程和方法是本領域中公知的常規方法。所用
試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現時標明，其后所用相同
試劑如無特殊說明，均以首次標明的內容相同。
實施例1:
在機油中，采用1.5KW功率超聲在液體介質中的空化作用，產生局部高溫、高壓，對 具有一定非晶形成能力的合金的表面進行處理，使合金表面形成非晶化層。待處理的 Mg65Cu2sYK)合金具有較高的非晶形成能力，臨界冷卻速率約為10—2K/s。超聲變幅桿與待 處理面的距離為2mm、超聲作用的時間為70min、機油的流動速率為200mL/min， Mg65Cu25Yu)合金樣品的往復運動平均速率為100mm/s。經過處理，合金表面獲得了分布良 好的非晶膜層，其表面的掃描電鏡照片如圖1所示，X射線衍射譜如圖2。 實施例2:
在去離子水中，采用1.2KW的功率超聲在去離子水中的空化作用，產生局部高溫、高
壓，對具有一定非晶形成能力的Mg65CU25Yn)合金表面進行處理。待處理的Mg65Cu25Y10
合金具有較高的非晶形成能力，臨界冷卻速率約為10—2K/s。超聲變幅桿與待處理面的距離 為lmm、超聲作用的時間為40min、去離子水的流動速率為150mL/min， Mg65Cu2sYu)合 金樣品的往復運動平均速率為100mm/s。經過處理，合金表面獲得了分布良好的非晶膜層。 實施例3:
在去離子水中，采用1.2KW的功率超聲在去離子水中的率超聲的空化作用，產生局部 高溫、高壓，對具有一定非晶形成能力的Fe74AUGa2Pi2B4Si4合金表面進行處理，使合金表 面形成非晶化層。待處理的合金具有較高的非晶形成能力，臨界冷卻速率約為10—3K/s。超 聲變幅桿與待處理面的距離為2mm、超聲作用的時間為100min、去離子水的流動速率為 150mL/min, ^^650125丫1()合金樣品的往復運動平均速率為100mm/s。經過處理，合金表面 獲得了分布良好的非晶膜層。
權利要求
1、一種利用功率超聲對合金表面進行非晶化處理的方法，其特征在于在液體介質中，采用功率超聲在液體介質中的空化作用，產生局部高溫、高壓，對具有一定非晶形成能力的合金的表面進行處理，使合金表面形成非晶化層；其中所說的液體介質，是在室溫下有良好的流動性，揮發性低，不易被氧化或不容易著火的液體；其中所說的具有一定的非晶形成能力，是指在冷卻速率為104K/s時能夠形成完全非晶。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于在處理過程中，控制待處理合金在液 體介質中做往復運動。
3、 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于在處理過程中，采用流動介質。
全文摘要
本發明涉及一種利用功率超聲對合金表面進行非晶化處理的方法。所說的處理的方法是在液體介質中，采用功率超聲在液體介質中的空化作用，產生局部高溫、高壓，對具有一定非晶形成能力的合金的表面進行處理，使合金表面形成非晶化層；其中所說的液體介質，是在室溫下有良好的流動性，揮發性低，不易被氧化或不容易著火的液體；其中所說的具有一定的非晶形成能力，是指在冷卻速率為10<sup>4</sup>K/s時能夠形成完全非晶。本發明的方法具有較強的適應性；可以有效避免局部出現過燒的現象，能防止合金元素的燒損；表面粗糙度一致性好，可以減少后續處理的工作量；具有處理過程簡單，操作方便等優點。
文檔編號C22F3/00GK101358326SQ200810123219
公開日2009年2月4日 申請日期2008年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者程曉農, 趙玉濤, 剛 陳 申請人:江蘇大學