專利名稱：多孔塊體非晶合金的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種多孔塊體非晶合金的制備方法，具體地講，本發(fā)明涉及采用塑性加工和固化技術(shù)制備多孔塊體非晶合金的方法。
背景技術(shù)：
塊體非晶合金具有高強度、高硬度、高耐腐蝕性以及良好的電磁、貯能特性，因此塊體非晶合金的開發(fā)和利用得到了材料工作者的廣泛關(guān)注。由于它們在重新加熱到過冷液體溫度區(qū)間(介于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和晶化溫度Tx之間的溫度區(qū)間)時具有獨特的流變特性(也有研究者認為是超塑行為)，它們?yōu)槲⒚?納米尺寸零件的加工提供了新的途徑。由于金屬及其合金材料適應性強、應用范圍廣，材料研究工作者一直在探索提高金屬材料比強度的有效途徑。多孔金屬材料由于具有孔隙率高、強度達到一定水平、阻尼特性優(yōu)良、可以作為各種催化劑的載體等特性，因而得到了足夠的重視。但是目前制備的多孔金屬材料絕大多數(shù)采用晶體材料為基材，提高材料比強度的余地較小。因此，采用高強度的塊體非晶合金為基材制備多金屬材料具有重要意義。
在多孔塊體非晶合金的制備方面，目前研究和報道較少，主要是非晶合金的制備本身就在一定程度上受到尺寸的限制。Brothers等人在2005年(第52卷)Scripta Materialia上報道了采用滲流鑄造方法制備多孔Zr基塊體非晶合金。然而，由于該文獻中所采用的預燒結(jié)塊(Sintered patterns)制作過程復雜，且在溶出過程中可能對多孔非晶合金具有腐蝕作用，同時預燒結(jié)塊的存在會影響非晶形成能力、孔隙的尺寸和形狀也受到預燒結(jié)塊中顆粒的尺寸和形狀的影響，因此探討制備多孔塊體非晶合金的新型方法十分必要。本發(fā)明采用塑性加工和熱固化技術(shù)相結(jié)合制備多孔塊體非晶合金，目前尚沒有這方面的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種多孔塊體非晶合金的制備方法，其方法簡單易于實現(xiàn)，制備獲得的多孔材料孔隙率可以設計，材料的結(jié)構(gòu)和性能均勻。
其特征在于利用目前已經(jīng)成熟的熔體旋轉(zhuǎn)法制備塊體非晶合金條帶，并將其在加熱的情況下加工成波紋板或圓管，然后將波紋板或圓管固化成塊體材料，獲得多孔塊體非晶合金。具體而言為將采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備塊體非晶合金條帶加熱到該非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和晶化溫度Tx之間的溫度，保溫2-10分鐘，溫度越高保溫時間越短。在0.2-20MPa的壓力下，通過成型模具的引導將條帶壓制成圓弧直徑為100μm-3mm的波紋板或卷成直徑為100μm-3mm的圓管，并將條帶連成圓管的接頭處通過塑性變形連接在一起，然后在Tg和Tx之間在0.2-20MPa的應力下把上述波紋板或圓管固化成塊體材料。由于波紋板之間或圓管內(nèi)部的空腔和相鄰圓管之間的空隙在材料固化以后就保留在上述塊體材料中，同時由于加工溫度一直低于Tx，上述加工過程中塊體非晶合金的晶化可以得到有效控制，這樣就獲得了多孔塊體非晶合金。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、在深過冷液體溫度區(qū)間對塊體非晶合金條帶進行塑性變形，可以利用非晶合金的超塑特性，使變形過程的壓力很小、時間很短，非常容易實現(xiàn)。
2、利用熔體旋轉(zhuǎn)法制備的條帶制備波紋板或圓管，不僅使管壁薄，而且為非晶合金條帶的應用提供了較好的方向。
3、采用波紋板或圓管固化法制備多孔材料，固化溫度低，不存在其它方法制備多孔材料時出現(xiàn)的反應不完全或填充劑退出不完全等問題。
4、可以制備不同尺寸和形狀的制品，所獲得的多孔材料孔隙率可以設計，材料的結(jié)構(gòu)和性能均勻。
5、對于具有深過冷液體溫度區(qū)間的非晶合金都可以采用該方法制備多孔非晶合金，技術(shù)適應性強。
總之，通過本發(fā)明可以成功地制備多種多孔塊體非晶合金。


圖1為通過本發(fā)明提供的技術(shù)制備的Mg65Cu25Y10多孔塊體非晶合金X射線衍射圖譜。
圖2為Mg65Cu25Y10多孔塊體非晶合金的照片。
具體實施例方式
實施例1在單輥旋淬設備上，采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備Mg65Cu25Y10塊體非晶合金條帶，所得條帶平均厚度約為30μm。將條帶加熱到160℃(Mg65Cu25Y10非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約為145℃，晶化溫度Tx約為204℃)，保溫8分鐘后采用成型模具將條帶卷成直徑為1mm的圓管，成型應力約5MPa，同時在上述溫度下通過塑性變形將條帶連成圓管的接頭處連接在一起。在室溫條件下將圓管軸向平行緊密堆放，并用1MPa左右的應力對上述非晶合金圓管進行預成形，然后在160℃經(jīng)1h固化成塊體多孔材料。經(jīng)檢測，所獲得的多孔塊體非晶合金沒有發(fā)生任何晶化，材料的孔隙率為90％。所制備的Mg65Cu25Y10多孔塊體非晶合金的X射線衍射譜如圖1，金相照片如圖2所示。
實施例2采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備Mg65Cu25Y10塊體非晶合金條帶，所得條帶平均厚度約為30μm。將上述條帶加熱到180℃，保溫3分鐘后在成型模具中將條帶卷成直徑約為500μm的圓管，成型應力約0.5MPa，同時在上述溫度下通過塑性變形將條帶連成圓管的接頭處連接在一起。在室溫條件下將圓管軸向平行緊密堆放，并用1MPa左右的應力對上述非晶合金圓管進行預成形，然后在150℃經(jīng)2h固化成塊體材料。經(jīng)檢測，所獲得的多孔塊體非晶合金沒有發(fā)生晶化，材料的孔隙率為88％左右。
實施例3采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備厚度為25μm的Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5塊體非晶合金條帶。Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約為363℃，晶化溫度Tx約為437℃。將上述條帶加熱到380℃，保溫8分鐘后在成型模具約18MPa的應力作用下將條帶壓成圓弧直徑約為1mm的波紋板。在室溫條件下將波紋板沿大平面方向平行緊密堆放，并用1MPa左右的壓力對上述非晶合金波紋板進行預成形，然后在370℃經(jīng)2h固化成塊體多孔材料。經(jīng)檢測，所獲得的多孔塊體非晶合金沒有發(fā)生晶化，材料的孔隙率為92％左右。
實施例4采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備厚度為20μm的Cu43Zr43Al7Ag7塊體非晶合金條帶。Cu43Zr43Al7Ag7非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約為449℃，晶化溫度Tx約為521℃。將上述條帶加熱到480℃，保溫5分鐘后在成型模具約10MPa的應力作用下將條帶壓成圓弧直徑約為1mm的波紋板。在室溫條件下將波紋板沿大平面方向平行緊密堆放，并用1MPa左右的壓力對上述非晶合金波紋板進行預成形，然后在460℃經(jīng)2h固化成塊體多孔材料。經(jīng)檢測，所獲得的多孔塊體非晶合金沒有發(fā)生晶化，材料的孔隙率為94％左右。
權(quán)利要求
1.一種多孔塊體非晶合金的制備方法，其特征在于將利用熔體旋轉(zhuǎn)法制備的塊體非晶合金條帶加熱到非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和晶化溫度Tx之間，保溫2-10分鐘，在0.2-20MPa的壓力下將條帶加工成圓弧直徑為100μm-3mm的波紋板或圓管，并在Tg和Tx之間的溫度下把上述波紋板或圓管固化成塊體材料，獲得多孔塊體非晶合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔塊體非晶合金的制備方法，其特征在于上述加工波紋板或圓管采取將條帶連成圓管的接頭處通過塑性變形連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明提出一種多孔塊體非晶合金的制備方法，其特征在于將利用熔體旋轉(zhuǎn)法制備的塊體非晶合金條帶加熱到非晶合金的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T
文檔編號C22C45/00GK1837398SQ20061003975
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者陳剛 申請人:江蘇大學