一種由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶的制備方法
【專利說明】
[0001]本發明屬于高性能鎂合金技術領域，具體涉及一種由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶的制備方法。
【背景技術】
[0002]
在目前準晶鎂合金的研究中發現，準晶鎂合金具有低界面能、高強度高硬度的特點，但是其耐腐蝕性仍然不能滿足需求。非晶合金由于沒有晶界、位錯等容易導致腐蝕的因素，其單一的、均勻的組織結構能夠在腐蝕初期產生鈍化膜，阻止腐蝕的進一步加重。
[0003]目前，申請號CN201310356833.7中國專利報道了一種非晶復合材料及其制備方法和應用。雖然制備出來非晶復合材料，但是以鎳基非晶相為基體相的復合材料。本發明提供一種由準晶母合金制成的鎂基非晶材料。
[0004]研究表明，由Mg-Zn-Gd準晶合金制備的非晶鎂合金，兼有準晶和非晶鎂合金的優異性能，具有較高的強度和耐腐蝕性能，為制備高強度二十面體準晶(I相)具有高硬度、良好的熱力學穩定性、低摩擦系數、低界面能和耐蝕等特點以及與鎂基體的良好的結合性。
【發明內容】
[0005]
本發明利用準晶鎂合金具有低的界面能、低的摩擦系數，耐高溫、耐蝕耐磨等優異特點，制備出由準晶母合金形成的非晶鎂合金。新制備的非晶鎂合金既保留了準晶熔體的原子結構特點，為研究準晶鎂合金的溶體結構提供了理論基礎；又具有非晶鎂合金的更耐蝕、組織均一等優異性能。
[0006]本發明同時提供上訴由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶鎂合金的制備方法。在制備Mg-Zn-Gd準晶鎂合金的基礎上，通過控制快速凝固的工藝參數制備出非晶鎂合金，該方法簡單、容易操作。
[0007]本發明是通過以下方法實現的:
權利要求:
1、一種由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶的技術及其特性，其特征在于，有以下質量百分含量為:Zn 45.32-48.29%，Gd 11.61-18.16%，余量為 Mg。
[0008]2、根據權利要求1所述的非晶合金薄帶，其特征在于，合金的微觀形貌均勻、單一、沒有任何晶體結構的典型圖案。
[0009]3、根據權利要求1所述的由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶，其特征在于:薄帶的寬度為3.05-5.02mm ;厚度為24~220 μπι ;長度為10~250cm ;所述的寬度、厚度和長度均為試樣的平均長度。
[0010]4、一種由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶的技術及其特性，其特征在于:先制備Mg-Zn-Gd準晶母合金；恪煉Mg-Zn-Gd準晶母合金及快速凝固形成非晶合金薄帶試樣。
[0011]5、根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述的Mg-Zn-Gd準晶母合金，其組成按質量百分含量為:45.32-48.29%Zn，11.61-18.16%Gd，余量為Mg。
[0012]6、根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)制備Mg-Zn-Gd準晶中間合金:
按配比準備好鎂錠、鋅錠和Mg-Gd中間合金為原料，將爐溫升至710~720°C，把鎂錠的放入石墨坩禍中，然后把粘土石墨坩禍放入充滿SF6-C(V混合氣體的電阻爐中，待鎂錠恪化后加入Mg-Gd中間合金，最后在Mg-Gd中間合金恪化后加入鋅錠，待鋅恪化后保溫15~30min，然后緩慢晃動石墨坩禍l~2min，放入爐中靜置2~3min，澆入金屬型模具中，獲得成分均勻的Mg-Zn-Gd準晶中間合金；
2)恪煉Mg-Zn-Gd母合金及快速凝固形成非晶合金薄帶試樣
將Mg-Zn-Gd準晶母合金切割成小塊，取5~25%石英管體積的試樣，放入內徑為8~16mm ;下端圓形開口直徑為0.4-0.8mm的玻璃管內，將石英玻璃管裝配到高真空單輥旋淬設備；先用機械栗預抽低真空至5 Pa以下，然后用分子栗抽高真空至1.0X10-3 Pa以下，反充高純氬氣后，控制管內和腔內的氣壓差為0.04-0.lOMPa ;以200~3000r/min速度使周長為50cm銅棍轉動起來，將母合金感應加熱成500~720°C的合金熔體，利用氣壓差將合金熔體噴射到高速旋轉的銅輥表面，瞬間凝固成型，即可得到合金淬態薄帶。
[0013]7、根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述的，步驟1)中原料純鋅錠、Mg-Gd中間合金和純鎂錠的質量百分比為:45.32-48.29%Zn，36.47-57.05%Mg~Gd中間合金，余量為鎂錠。
[0014]本發明的特點及有益效果在于:
(1)本發明中的Mg-Zn-Gd準晶相具有準周期性排列，熔體內部具有原子團簇，能夠為形成非晶合金提供合具有一定研究基礎的母合金。
[0015](2)本發明通過優化制備工藝和組分配比，制備出Mg-Zn-Gd鎂合金的非晶合金薄帶。揭示Mg-Zn-Gd準晶合金的熔體中原子團簇的存在，為研究準晶熔體結構提供可行性方案。
[0016](3)本發明所得的Mg-Zn-Gd合金非晶合金薄帶試樣，具有明顯的差熱分析放熱峰，和X射線衍射非晶的饅頭峰。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例3制備的Mg-Zn-Gd準晶合金的局部放大圖及準晶成分表。
[0018]圖2為制備的Mg-Zn-Gd合金淬態薄帶的實物圖。
[0019]圖3為快速凝固實驗裝置圖。
[0020]圖4 (a)是制備的Mg-Zn-Gd合金及其淬態薄帶的X射線衍射圖譜，(b)是制備的Mg-Zn-Gd合金淬態薄帶差熱分析圖譜。
[0021]圖5是制備的Mg-Zn-Gd合金及其淬態薄帶的腐蝕電壓、腐蝕電流密度及硬度數據。
【具體實施方式】
[0022]下面通過實施例和對比例對本發明由Mg-Zn-Gd準晶合金母合金制備非晶合金薄帶的制備方法做進一步說明。
[0023]實施例1
一種由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶的制備方法，其特征在于，有以下質量百分含量為:Zn 48.29%，Gd 11.61%，余量為 Mg。
[0024]1)制備Mg-Zn-Gd準晶中間合金:
按配比準備好鎂錠、鋅錠和Mg-Gd中間合金為原料，將爐溫升至710°C，把鎂錠的放入石墨坩禍中，然后把粘土石墨坩禍放入充滿SF6-C(V混合氣體的電阻爐中，待鎂錠熔化后加入Mg-Gd中間合金，最后在Mg-Gd中間合金熔化后加入鋅錠，待鋅錠熔化后保溫15min，然后緩慢晃動石墨坩禍1 min，放入爐中靜置2 min，澆入金屬型模具中，獲得成分均勻的Mg-Zn-Gd準晶中間合金；
2)恪煉Mg-Zn-Gd母合金及快速凝固形成非晶合金薄帶試樣
將Mg-Zn-Gd準晶母合金切割成小塊，取5%石英管體積的試樣，放入內徑為8 mm ;下端圓形開口直徑為0.4 _的玻璃管內，將石英玻璃管裝配到高真空單輥旋淬設備；先用機械栗預抽低真空至4.8 Pa以下，然后用分子栗抽高真空至1.0X10 3 Pa，反充高純氬氣后，控制管內和腔內的氣壓差為0.04 MPa;以1000 r/min速度使周長為50cm銅棍轉動起來，將母合金感應加熱成500°C的合金熔體，利用氣壓差將合金熔體噴射到高速旋轉的銅輥表面，瞬間凝固成型，即可得到合金淬態薄帶。
[0025]獲得合金微觀特征參數見圖4，合金性能見圖5。
[0026]實施例2
1、一種由Mg-Zn-Gd準晶合金制備非晶合金薄帶的技術及其特性，其特征在于，有以下質量百分含量為:Zn 46.73%，Gd 14.99%，余量為Mg。
[0027]采取以下步驟制得:
1)制備Mg-Zn-Gd準晶中間合金:
按配比準備好鎂錠、鋅錠和Mg-Gd中間合金為原料，將爐溫升至720°C，把鎂錠的放入石墨坩禍中，然后把粘土石墨坩禍放入充滿SF6-C(V混合氣體的電阻爐中，待鎂錠熔化后加入Mg-Gd中間合金，最后在Mg-Gd中間合金熔化后加入鋅錠，待鋅熔化后保溫30 min,然后緩慢晃動石墨坩禍2 min，放入爐中靜置3 min，澆入金