專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含鉺的鎂基非晶態(tài)合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非晶態(tài)金屬材料，特別提供了一種新型的含Er的鎂基非晶態(tài)金屬合金。
背景技術(shù)：
非晶態(tài)金屬材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)程無(wú)序而短程有序，使其具有了優(yōu)異的性能高的強(qiáng)度和硬度，良好的耐腐蝕性能和高的彈性極限。因此非晶態(tài)金屬材料被公認(rèn)為最有潛力的新型結(jié)構(gòu)材料。鎂基金屬材料由于其高的比強(qiáng)度倍受工程技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)注，如果能制備出鎂基非晶態(tài)金屬材料，必然將成為最有潛力的輕型結(jié)構(gòu)材料。另外，中國(guó)具有鎂資源方面的優(yōu)勢(shì)，使得開(kāi)發(fā)和研究鎂基非晶態(tài)金屬材料更具現(xiàn)實(shí)意義。
近年來(lái)，各國(guó)學(xué)者在研究鎂基非晶態(tài)金屬材料方面，投入了很大的精力，在成分的開(kāi)發(fā)和性能的優(yōu)化方面，做了大量的工作。目前來(lái)看，鎂基非晶態(tài)金屬材料的體系范圍多在Mg-TM-Ln體系中，并且Ln是不可或缺的組元之一。因此，如果能找到新的Ln元素，必將大大拓展鎂基非晶態(tài)材料的發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種含Er的鎂基非晶態(tài)金屬材料，其具有高的非晶態(tài)形成能力，好的非晶態(tài)熱穩(wěn)定性以及較好的力學(xué)性能。
本發(fā)明提供了一種含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料，其特征在于該合金含有5-15％原子的Er、15-25％原子的Cu、余量的Mg。
本發(fā)明含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料中，Er元素的較佳含量為8±1％原子。
本發(fā)明含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料中，還可以含有Ag和/或Ce，Ag的含量為0～10％原子，Ce的含量為0-5％原子。
本發(fā)明含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料中，Er元素與Ce元素在合金中的最佳配比為Er∶Ce＝9∶1。
本發(fā)明還提供了上述鎂基非晶態(tài)材料的制備方法，其特征在于鎂金屬和中間合金銅-銀-鉺，鈰(Cu-Ag-ER，Ce)采用感應(yīng)熔煉的方法在氬氣保護(hù)下制備母合金；澆鑄非晶態(tài)樣品時(shí)，采用低真空條件即可，真空度為10-1Pa。
本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種新型的鎂基非晶態(tài)金屬材料，單獨(dú)使用鉺元素或者鉺元素與鈰元素搭配使用，制備成功了具有高的非晶形成能力和良好的非晶態(tài)熱穩(wěn)定性的棒狀樣品。拓展了鎂基非晶態(tài)金屬材料的成分范圍和發(fā)展空間。非晶態(tài)樣品經(jīng)檢測(cè)，在特征尺寸不超過(guò)8mm的情況下，可制備成功完全是非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)。在室溫條件下，具有可忽略的結(jié)構(gòu)弛豫效應(yīng)，在等溫處理時(shí)，在非晶轉(zhuǎn)變溫度Tg附近及其以下，長(zhǎng)時(shí)間退火仍能保持住其非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。在過(guò)冷液相區(qū)間(Tx-Tg)內(nèi)，保溫會(huì)發(fā)生可以察覺(jué)的晶化行為。連續(xù)升溫時(shí)，可以獲得約30-60K的過(guò)冷液體存在時(shí)間。
性能指標(biāo)非晶形成能力4-8mm；非晶過(guò)冷液態(tài)區(qū)寬度30-60K；壓縮斷裂強(qiáng)度750-850MPa；壓縮延伸率1.5-2.3％；顯微硬度Hv260-310。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)
采用了中國(guó)儲(chǔ)量豐富和鎂工業(yè)比較發(fā)達(dá)的鎂作為基體組分；另外稀土Er和Ce元素屬于中國(guó)儲(chǔ)量豐富的稀土元素，具有資源優(yōu)勢(shì)；這樣為開(kāi)發(fā)本國(guó)資源和發(fā)揮我國(guó)資源優(yōu)勢(shì)起到了一定的作用，也降低了成本。采用了低真空的制備工藝，降低了工藝難度和工藝成本。


圖1為Mg67Cu15Ag10Er8和Mg65Cu15Ag10Y10塊狀非晶態(tài)合金的X衍射曲線；圖2為Mg67Cu15Ag10Er8和Mg65Cu15Ag10Y10塊狀非晶態(tài)合金的熱分析曲線；圖3為Mg67Cu15Ag10Er8和Mg65Cu15Ag10Y10塊狀非晶態(tài)合金的力學(xué)性能曲線。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1Mg65Cu25Er10塊狀非晶態(tài)合金該合金是單獨(dú)含Er元素時(shí)在Mg-Cu-Er合金系中具有最高非晶形成能力的成分體系，其非晶轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度分別為422K，480K；其他性能指標(biāo)分別為非晶形成能力臨界尺寸3mm；非晶熱穩(wěn)定性過(guò)冷液相區(qū)間58K；壓縮斷裂強(qiáng)度742MPa；壓縮延伸率1.7％；顯微硬度Hv280.升高或者降低Er元素的含量，該體系的非晶形成能力均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)；Mg65Cu27Er8合金的臨界尺寸為1.5mm；Mg65Cu23Er12合金的臨界尺寸為2mm。此時(shí)，該體系的其他性能變化量不大。
實(shí)施例1
Mg65Cu25Er10塊狀非晶態(tài)合金該合金是單獨(dú)含Er元素時(shí)在Mg-Cu-Er合金系中具有最高非晶形成能力的成分體系，其非晶轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度分別為422K，480K；其他性能指標(biāo)分別為非晶形成能力臨界尺寸3mm；非晶熱穩(wěn)定性過(guò)冷液相區(qū)間58K；壓縮斷裂強(qiáng)度742MPa；壓縮延伸率1.7％；顯微硬度Hv280.升高或者降低Er元素的含量，該體系的非晶形成能力均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)；Mg65Cu27Er8合金的臨界尺寸為1.5mm；Mg65Cu23Er12合金的臨界尺寸為2mm。
實(shí)施例2Mg67Cu15Ag10Er8塊狀非晶態(tài)合金該合金是單獨(dú)含Er元素時(shí)在Mg-Cu-Ag-Er合金系中具有最高非晶形成能力的成分體系，其非晶轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度分別為425K，467K；其他性能指標(biāo)分別為非晶形成能力臨界尺寸7mm；非晶熱穩(wěn)定性過(guò)冷液相區(qū)間42K；壓縮斷裂強(qiáng)度824MPa；壓縮延伸率1.9％；顯微硬度Hv295..圖1，2，3給出了詳細(xì)的圖片說(shuō)明。Er元素高于或者低于8at％時(shí)，其非晶形成能力均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)Mg69Cu15Ag10Er6合金的臨界尺寸為5mm；Mg65Cu15Ag10Er10合金的臨界尺寸為6mm。
實(shí)施例3Mg65Cu15Ag10Er9Ce1塊狀非晶態(tài)合金該合金是含Er和Ce元素時(shí)在Mg-Cu-Ag-Er，Ce合金系中具有最高非晶形成能力的成分體系，其非晶轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度分別為430K，463K；其他性能指標(biāo)分別為非晶形成能力臨界尺寸8mm；非晶熱穩(wěn)定性過(guò)冷液相區(qū)間33K；壓縮斷裂強(qiáng)度830MPa；壓縮延伸率2.1％；顯微硬度Hv305..圖1，2，3給出了詳細(xì)的圖片說(shuō)明。隨著Ce元素含量的增加，該體系的非晶形成能力單調(diào)降低，Mg65Cu15Ag10Er5Ce5合金的臨界尺寸不大于3mm。
相關(guān)比較例1Mg65Cu15Ag10Y10塊狀非晶態(tài)合金，其非晶形成的臨界尺寸為6mm，過(guò)冷液體區(qū)間為41K。[Fabrication of bulk Mg-Cu-Ag-Y glassy alloy by squeeze castingHyung Gu Kang，Eun Soo Park，Won Tae Kim，Do Hyang Kim and Hyun Kee ChoMaterial Transactions，JIM Vol 41 No7(2000)pp.846 to 849.]相關(guān)比較例2Mg65Cu15Ag5Pd5Y10塊狀非晶態(tài)合金，其非晶形成的臨界尺寸為7mm，過(guò)冷液體區(qū)間為34K。壓縮斷裂強(qiáng)度770MPa，延伸率為1.3％。[Thermal stability andmechanical properties of Mg-Y-Cu-M(M＝Ag，Pd)bulk amorphous alloys KenjiAmiya and Akihisa Inoue Materials Transactions，JIM Vol 41 No7(2000)pp.1460 to1462.]
權(quán)利要求
1.一種含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料，其特征在于該合金含有5-15％原子的Er、15-25％原子的Cu、余量的Mg。
2.按照權(quán)利要求1所述含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料，其特征在于Er元素含量為8±1％原子。
3.按照權(quán)利要求1或2所述含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料，其特征在于還含有Ag和/或Ce，Ag的含量為0～10％原子，Ce的含量為0-5％原子。
4.按照權(quán)利要求3所述含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料，其特征在于Er元素與Ce元素在合金中的配比為Er∶Ce＝9∶1.
5.一種權(quán)利要求1所述含Er的Mg基非晶態(tài)合金材料的制備方法，其特征在于在低真空條件下獲得較大尺寸的非晶態(tài)合金，真空度為10-1Pa.。
全文摘要
一種含鉺(Er)的鎂(Mg)基非晶態(tài)合金材料，該合金由鎂－銅－銀－鉺，鈰(Mg－Cu－Ag－Er，Ce)組成，采用銅模澆鑄的方法來(lái)制備。該體系具有高的非晶形成能力，高的非晶熱穩(wěn)定性和較好的壓縮強(qiáng)度及顯微硬度。本發(fā)明拓展了鎂基非晶態(tài)合金材料的體系范圍和應(yīng)用空間。
文檔編號(hào)B22D18/06GK1847430SQ20051004625
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者張海峰, 劉文月, 丁炳哲, 胡壯麒 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所