CN105385966B - 一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金，包括如下原子百分比的组分：钇:0～4％；钆:1～4％；镧:0.5～2％；钴:0.5～2％；镍:7～9％；余量为铝。该铝基非晶态合金组分具有非常强的非晶形成能力，冷却速度低，其中合金成分Al86Ni8Co1La1Y2Gd2能获得超厚的全非晶条带，达到155μm，且韧性好，该铝基非晶态合金组分还获得了铝基非晶态合金粉末，从而为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。本发明实施例还提供了该铝基非晶态合金的制备方法和应用。
Description
技术领域
本发明涉及非晶态合金领域，特别是涉及一种铝基非晶态合金及其制备方法和应用。
背景技术
非晶合金是指物质内部结构中原子呈长程无序排列的一种状态，其不像晶体材料那样有位错或者晶界，其价键为金属键结合、有较好的硬度和耐蚀性。其中，铝基非晶合金相较于铝合金而言具有更好的防腐性能、耐磨性及更高的硬度，弹性模量也相较于普通铝合金更高，还具有较低的热膨胀系数；且相较于铁基非晶合金粉末来讲密度更低。这些潜在的优异性能预示着其具有更为广阔的应用前景，因此得到了业界的关注。
铝基非晶合金的开发，已经历大约40年左右的时间，但由于铝元素的极易氧化的特性和极强的活性等方面原因，导致铝基非晶合金块体材料、条带、粉末等的制备技术发展缓慢，从而致使其相关技术，如将铝基非晶合金进行热喷涂工艺加工成涂层进行导电防腐、或进行机械合金化的工艺做成大块非晶产品、或通过3D打印技术形成一定尺寸的非晶产品也发展缓慢，到目前，国内的3D打印铝合金原材料也都依赖于国外进口。
鉴于此，当前，开发一种独特的铝基非晶合金组分来实现量产，或得到非晶形成能力强、热稳定性能高的铝基非晶合晶粉末或条带，为铝基非晶合金的热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备良好的铝合金非晶原材料，促进铝基非晶合金材料应用的发展，打破3D打印铝合金原材料依赖于国外进口的现状显得尤为重要。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种铝基非晶态合金，该铝基非晶态合金组分具有非常强的非晶形成能力，能获得超厚的全非晶条带和球形全非晶粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
第一方面，本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金，包括如下原子百分比的组分：
钇:0～4％；
钆:1～4％；
镧:0.5～2％；
钴:0.5～2％；
镍:7～9％；
余量为铝。
本发明实施例在铝基非晶Al-TM(过渡族元素)-RE(稀土元素)体系中添加有利于形成非晶的元素，尤其加入了一定量的钆来提高非晶形成能力。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为1～4％。
本发明实施方式中，所述钆的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述镧的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述钴的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述镍的原子百分比为8％。
本发明实施例第一方面提供的铝基非晶态合金，该组分铝基非晶态合金具有非常强的非晶形成能力，冷却速度低，能获得超厚的非晶条带和均匀的球形非晶粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
第二方面，本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金的制备方法，包括以下步骤：
按照如下原子百分比配比，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料：钇:0～4％；钆:1～4％；镧:0.5～2％；钴:0.5～2％；镍:7～9％；余量为铝；
在惰性气体保护下，将所述铝基非晶态合金原料在真空电弧或者真空感应炉中进行反复熔炼至所述铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；
将所述铝基非晶态母合金锭切成铝基非晶态母合金块，将所述铝基非晶态母合金块放入石英管中，再将所述石英管固定在甩带机内，在惰性气体保护下，利用所述甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。
本发明实施方式中，所述甩带机的工作参数为：铜辊甩带的辊轮最小线速度为3m/s，真空度小于5×10-3Pa，喷射压力为0.07～0.08Mpa，喷射温度为1200～1400℃。
本发明实施方式中，在熔炼所述铝基非晶态合金原料之前，先熔炼钛锭以吸收所述真空电弧或者真空感应炉内的氧气及其他杂质，纯化熔炼气氛。
本发明实施方式中，所述铝基非晶态合金条带的厚度为115～220μm。
本发明实施方式中，所述各原料单质的纯度均大于99％。
本发明实施方式中，所述铝基非晶态母合金块在放入石英管之前，先进行表面去氧化处理。
本发明实施例第二方面提供的一种铝基非晶态合金的制备方法，工艺简单，在较低辊轮线速度下，获得了较大厚度的铝基非晶态合金条带，且韧性好，其中合金成分Al86Ni8Co1La1Y2Gd2获得了超厚的全非晶条带，达到155μm。
第三方面，本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金的制备方法，包括以下步骤：
按照如下原子百分比配比，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料：钇Y:0～4％；钆Gd:1～4％；镧La:0.5～2％；钴Co:0.5～2％；镍Ni:7～9％；余量为铝；
将所述铝基非晶态合金原料置于气雾化制粉设备中，采用真空气雾化法制备得到铝基非晶态合金粉末。
本发明实施方式中，所述气雾化法的具体操作过程为：在惰性气体保护下，将所述铝基非晶态合金原料进行真空熔炼成合金溶液后，充入高压氩气作为雾化介质，所述合金溶液雾化并冷却后，即得到所述铝基非晶态合金粉末，其中，熔炼真空度小于1Pa，熔炼温度为1200～1400℃，雾化压力为20～45公斤。
本发明实施方式中，所述各原料单质的纯度均大于99％。
本发明实施例第三方面提供的一种铝基非晶态合金的制备方法，工艺简单，通过真空雾化获得了非晶组织良好、颗粒均匀、热稳定性高的铝基非晶态合金粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
第四方面，本发明实施例提供了上述第一方面所述铝基非晶态合金在热喷涂工艺、粉末冶金工艺、3D金属打印工艺中的应用。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
图1为本发明实施例一至实施例四中所得铝基非晶态合金条带的XRD衍射图；
图2为本发明实施例五至实施例八中所得铝基非晶态合金条带的XRD衍射图；
图3为本发明实施例九中所得铝基非晶态合金粉末的XRD衍射图；
图4为本发明实施例九中所得铝基非晶态合金粉末的电子显微镜图；
图5为本发明实施例十中所得铝基非晶态合金粉末的XRD衍射图；
图6为本发明实施例十中所得铝基非晶态合金粉末的电子显微镜图。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
本发明实施例第一方面提供了一种铝基非晶态合金，该铝基非晶态合金组分具有非常强的非晶形成能力，能获得超厚的全非晶条带和均匀的球形全非晶粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
第一方面，本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金，包括如下原子百分比的组分：
钇:0～4％；
钆:1～4％；
镧:0.5～2％；
钴:0.5～2％；
镍:7～9％；
余量为铝。
本发明实施例在铝基非晶Al-TM(过渡族元素)-RE(稀土元素)体系中添加有利于形成非晶的元素，尤其加入了一定量的钆来提高非晶形成能力。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为1～4％。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述钆的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述镧的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述钴的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述镍的原子百分比为8％。
本发明实施例提供的铝基非晶合金，通过添加大尺寸原子Gd、La以及Y，使过冷液体具有更致密的原子堆垛结构，使原子长程扩散变得困难，从而抑制晶态相的形核，提高非晶形成能力。而且除Y元素以外，其他单质合金价格均比较便宜，从而降低了铝基非晶合金的成本。
本发明实施例第一方面提供的铝基非晶态合金，该组分铝基非晶态合金具有非常强的非晶形成能力，冷却速度低，能获得超厚的非晶条带和均匀的球形非晶粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
第二方面，本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金的制备方法，包括以下步骤：
按照如下原子百分比配比，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料：钇:0～4％；钆:1～4％；镧:0.5～2％；钴:0.5～2％；镍:7～9％；余量为铝；
在惰性气体保护下，将所述铝基非晶态合金原料在真空电弧或者真空感应炉中进行反复熔炼至所述铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；
将所述铝基非晶态母合金锭切成铝基非晶态母合金块，将所述铝基非晶态母合金块放入石英管中，再将所述石英管固定在甩带机内，在惰性气体保护下，利用所述甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。
本发明实施方式中，所述甩带机的工作参数为：铜辊甩带的辊轮最小线速度为3m/s，真空度小于5×10-3Pa，喷射压力为0.07～0.08Mpa，喷射温度为1200～1400℃。
本发明实施方式中，在熔炼所述铝基非晶态合金原料之前，先熔炼钛锭以吸收所述真空电弧或者真空感应炉内的氧气及其他杂质，纯化熔炼气氛。
本发明实施方式中，所述铝基非晶态合金条带的厚度为115～220μm。
本发明实施方式中，所述各原料单质的纯度均大于99％。
本发明实施方式中，所述铝基非晶态母合金块在放入石英管之前，先进行表面去氧化处理。本发明实施方式中，所述表面去氧化处理可通过砂轮机打磨实现。
本发明实施方式中，所述铝基非晶态母合金块放入石英管后，在石英管内直接进行熔融，然后甩带成条。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为1～4％。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述钆的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述镧的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述钴的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述镍的原子百分比为8％。
本发明实施方式中，所述惰性气体可以是氩气。
本发明实施方式中，为熔炼均匀，所述反复熔炼的次数为4次以上。
本发明实施例第二方面提供的一种铝基非晶态合金的制备方法，工艺简单，在较低辊轮线速度下，获得了较大厚度的铝基非晶态合金条带，且韧性好，其中合金成分Al86Ni8Co1La1Y2Gd2获得了超厚的全非晶条带，达到155μm。
第三方面，本发明实施例提供了一种铝基非晶态合金的制备方法，包括以下步骤：
按照如下原子百分比配比，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料：钇Y:0～4％；钆Gd:1～4％；镧La:0.5～2％；钴Co:0.5～2％；镍Ni:7～9％；余量为铝；
将所述铝基非晶态合金原料置于气雾化制粉设备中，采用真空气雾化法制备得到铝基非晶态合金粉末。
本发明实施方式中，所述气雾化法的具体操作过程为：在惰性气体保护下，将所述铝基非晶态合金原料进行真空熔炼成合金溶液后，充入高压氩气作为雾化介质，所述合金溶液雾化并冷却后，即得到所述铝基非晶态合金粉末，其中，熔炼真空度小于1Pa，熔炼温度为1200～1400℃，雾化压力为20～45公斤。
本发明实施方式中，所述各原料单质的纯度均大于99％。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为1～4％。
本发明实施方式中，所述钇的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述钆的原子百分比为2～3％。
本发明实施方式中，所述镧的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述钴的原子百分比为1～1.5％。
本发明实施方式中，所述镍的原子百分比为8％。
本发明实施方式中，所述惰性气体可以是氩气。
本发明实施例第三方面提供的一种铝基非晶态合金的制备方法，工艺简单，通过真空雾化获得了非晶组织良好、颗粒均匀、热稳定性高的铝基非晶态合金粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
第四方面，本发明实施例提供了上述第一方面所述铝基非晶态合金在热喷涂工艺、粉末冶金工艺、3D金属打印工艺中的应用。
本发明实施例提供的铝基非晶合金粉末的具体应用范围包括但不限于如下工艺：热喷涂工艺(包知冷喷涂、等离子喷涂、超音速喷涂、真空等离子喷涂等)、粉末冶金工艺、3D金属打印工艺(增材制造技术)等。本发明实施例提供的铝基非晶合金粉末可以与以下基材相结合应用：如镁合金、铝合金、钢铁材料等，可通过热喷涂工艺或其它工艺涂覆或结合在这些基材上。目前常用铁基非晶合金粉末与镁合金基材结合以提高镁合金防腐性能，然而与铝合金非晶合金粉末相比，铁基非晶合金粉末与镁合金的电极电位更大，更容易产生腐蚀，因此，相比之下，本发明实施例提供的铝合金非晶合金粉末与镁合金基材结合能更有效地提高镁合金的防腐性能。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例一
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y3Gd1的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y3Gd1的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为5m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.08Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为130μm，为全部非晶。
实施例二
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y2Gd2的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y2Gd2的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为5m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.08Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为135μm，韧性较好，为全部非晶。
实施例三
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y1Gd3的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y1Gd3的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为5m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为135μm，为全部非晶。
实施例四
一种成分为Al86La1Ni8Co1Gd4的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Gd4的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为5m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.08Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为115μm，为全部非晶。
图1为本发明实施例一至实施例四中所得铝基非晶态合金条带的XRD衍射图。图中，x＝1、x＝2、x＝3、x＝4的曲线分别代表实施例一、二、三、四的检测结果，从实施例一至实施例四的结果可以发现，在Al86Ni8Co1La1Y4-xGdx(x＝1-4)体系中，当x＝1、2、3、4时，在制备辊轮线速度为5m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.07～0.08Mpa时，都可以得到完全非晶的合金条带，说明此合金体系具有较大的非晶形成能力。
实施例五
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y3Gd1的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y3Gd1的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为3m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为220μm，为部分非晶。
实施例六
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y2Gd2的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y2Gd2的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为3m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.08Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为155μm，韧性较好，为全部非晶。
实施例七
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y1Gd3的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y1Gd3的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为3m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为165μm，为部分非晶。
实施例八
一种成分为Al86La1Ni8Co1Gd4的铝基非晶态合金条带，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Gd4的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
在氩气保护下，将上述铝基非晶态合金原料在真空电弧中进行反复熔炼至铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；在熔炼以前先熔炼钛锭以吸收炉内的氧气和其他杂质，以进一步纯化熔炼气氛。为了熔炼均匀，反复熔炼次数为4次以上。
将所得铝基非晶态母合金锭的表面氧化皮用砂轮机打磨掉，切成铝基非晶态母合金块，再将铝基非晶态母合金块放入石英管中，并将石英管固定在甩带机内，在氩气保护下，利用单辊甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。甩带机的工作参数为：制备辊轮线速度为3m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.07Mpa，喷射温度以合金熔化为准。
将本实施例所得铝基非晶态合金条带用X射线衍射仪进行检测，厚度为175μm，为部分非晶。
图2为本发明实施例五至实施例八中所得铝基非晶态合金条带的XRD衍射图；图中，x＝1、x＝2、x＝3、x＝4的曲线分别代表实施例五、六、七、八的检测结果，从实施例五至实施例八的结果可以发现，在Al86Ni8Co1La1Y4-xGdx(x＝1-4)体系中，当x＝1、3、4时，在制备辊轮线速度为3m/s，真空度为5×10-3Pa以下，喷射压力为0.07～0.08Mpa时，都可以得到部分非晶的合金条带，合金条带中析出了很少量的a-Al相；在x＝2时，可以得到完全非晶的合金条带，说明此合金体系在x＝2时非晶形成能力最大。
实施例九
一种成分为Al86La1Ni8Co1Y2Gd2的铝基非晶态合金粉末，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1Y2Gd2的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
将铝基非晶态合金原料置于气雾化制粉设备的感应坩埚中，抽真空并充入氩气保护，在感应加热下将铝基非晶态合金原料进行真空熔炼至合金溶液缓慢匀速倒入保温包中，同时充入高压氩气作为雾化介质，合金溶液流在高压氩气流的冲击下，雾化成小液滴，最终冷却形成铝基非晶合金粉末。其中，熔炼真空度小于1Pa，熔炼温度为1300℃，雾化压力为30公斤。
将本实施例所得铝基非晶合金粉末进行收取和筛分，筛选出500目的合金粉末。将筛选出的粉末用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行检测，图3为本发明实施例九中所得铝基非晶态合金粉末的XRD衍射图；从图3中可知，筛选出500目的合金粉末为全部非晶粉末。图4为本发明实施例九中所得铝基非晶态合金粉末的电子显微镜图。从图4中可知，本发明实施例的工艺制备出来的铝基非晶合金粉末为球形粉末。
实施例十
一种成分为Al86La1Ni8Co1.5Y1Gd2.5的铝基非晶态合金粉末，其具体制备过程为：
按照Al86La1Ni8Co1.5Y1Gd2.5的原子百分比配比，准备各原料单质，各原料单质的纯度均大于99％，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料；
将铝基非晶态合金原料置于气雾化制粉设备的感应坩埚中，抽真空并充入氩气保护，在感应加热下将铝基非晶态合金原料进行真空熔炼至合金溶液缓慢匀速倒入保温包中，同时充入高压氩气作为雾化介质，合金溶液流在高压氩气流的冲击下，雾化成小液滴，最终冷却形成铝基非晶合金粉末。其中，熔炼真空度小于1Pa，熔炼温度为1400℃，雾化压力为45公斤。
将本实施例所得铝基非晶合金粉末进行收取和筛分，筛选出500目的合金粉末。将筛选出的粉末用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行检测，为全部非晶。图5为本发明实施例九中所得铝基非晶态合金粉末的XRD衍射图；从图5中可知，筛选出500目的合金粉末为全部非晶粉末。图6为本发明实施例九中所得铝基非晶态合金粉末的电子显微镜图。从图6中可知，本发明实施例的工艺制备出来的铝基非晶合金粉末为球形粉末。
由上述可知，本发明实施例提供的铝基非晶态合金，具有非常强的非晶形成能力，冷却速度低，能获得超厚的非晶条带和均匀的球形非晶粉末，在较低辊轮线速度下，获得了较大厚度的铝基非晶态合金条带，且韧性好，其中合金成分Al86Ni8Co1La1Y2Gd2获得了超厚的全非晶条带，达到155μm。利用真空气雾化法可获得球形非晶粉末，为热喷涂技术、粉末冶金技术、3D打印技术等相关技术准备了良好的铝合金非晶原材料。
Claims (15)
1.一种铝基非晶态合金，其特征在于，包括如下原子百分比的组分：
钇:1～4％；
钆:1～4％；
镧:0.5～2％；
钴:0.5～2％；
镍:7～9％；
余量为铝。
2.如权利要求1所述的铝基非晶态合金，其特征在于，所述钆的原子百分比为2～3％。
3.如权利要求1～2任一项所述的铝基非晶态合金，其特征在于，所述镧的原子百分比为1～1.5％。
4.如权利要求1～2任一项所述的铝基非晶态合金，其特征在于，所述钴的原子百分比为1～1.5％。
5.如权利要求1～2任一项所述的铝基非晶态合金，其特征在于，所述镍的原子百分比为8％。
6.一种铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照如下原子百分比配比，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料：钇:1～4％；钆:1～4％；镧:0.5～2％；钴:0.5～2％；镍:7～9％；余量为铝；
在惰性气体保护下，将所述铝基非晶态合金原料在真空电弧或者真空感应炉中进行反复熔炼至所述铝基非晶态合金原料熔炼均匀，冷却后，得到铝基非晶态母合金锭；
将所述铝基非晶态母合金锭切成铝基非晶态母合金块，将所述铝基非晶态母合金块放入石英管中，再将所述石英管固定在甩带机内，在惰性气体保护下，利用所述甩带机制备得到铝基非晶态合金条带。
7.如权利要求6所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，所述甩带机的工作参数为：铜辊甩带的辊轮最小线速度为3m/s，真空度小于5×10-3Pa，喷射压力为0.07～0.08MPa，喷射温度为1200～1400℃。
8.如权利要求6或7所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，在熔炼所述铝基非晶态合金原料之前，先熔炼钛锭以吸收所述真空电弧或者真空感应炉内的氧气及其他杂质，纯化熔炼气氛。
9.如权利要求6-7任一项所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，所述各原料单质的纯度均大于99％。
10.如权利要求6-7任一项所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，所述铝基非晶态母合金块在放入石英管之前，先进行表面去氧化处理。
11.如权利要求6-7任一项所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，所述铝基非晶态合金条带的厚度为115～220μm。
12.一种铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照如下原子百分比配比，将各原料单质混合，得到铝基非晶态合金原料：钇:1～4％；钆:1～4％；镧:0.5～2％；钴:0.5～2％；镍:7～9％；余量为铝；
将所述铝基非晶态合金原料置于气雾化制粉设备中，采用真空气雾化法制备得到铝基非晶态合金粉末。
13.如权利要求12所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，所述气雾化法的具体操作过程为：在惰性气体保护下，将所述铝基非晶态合金原料 进行真空熔炼成合金熔液后，充入高压氩气作为雾化介质，所述合金熔液雾化并冷却后，即得到所述铝基非晶态合金粉末，其中，熔炼真空度小于1Pa，熔炼温度为1200～1400℃，雾化压力为20～45公斤。
14.如权利要求12或13任一项所述的铝基非晶态合金的制备方法，其特征在于，所述各原料单质的纯度均大于99％。
15.如权利要求1～5任一项所述的铝基非晶态合金在热喷涂工艺、粉末冶金工艺、3D金属打印工艺中的应用。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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| US6599663B2 (en) * | 2000-03-16 | 2003-07-29 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Negative electrode for lithium secondary battery |
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