低燃點(diǎn)合金薄帶及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一系列合金材料的制作方法，尤其是低燃點(diǎn)合金薄帶及其制備方法。該合金薄帶經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機(jī)的火焰即可引燃合金薄帶。本發(fā)明的有益效果是，與堿金屬、鎂、鋁、鈦、鋯等活潑純金屬相比，通過本發(fā)明制備得到的低燃點(diǎn)合金薄帶處于非晶態(tài)，具有很好的耐蝕性、抗氧化性，在常溫常壓下的空氣中就可以安全存儲，不需要在保護(hù)介質(zhì)中存儲，儲存便利，運(yùn)輸安全。
【專利說明】低燃點(diǎn)合金薄帶及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一系列合金材料的制作方法，尤其是低燃點(diǎn)合金薄帶及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]燃燒是一種我們熟悉的化學(xué)反應(yīng)形式。金屬的燃點(diǎn)一般都很高，在空氣中難以發(fā)生燃燒反應(yīng)。某些低熔點(diǎn)的堿金屬(如鉀、鈉等)的燃點(diǎn)低，能夠在空氣中燃燒。另外，某些活潑純金屬粉(鈦粉、鋯粉、鋁粉、鎂粉等)燃燒釋放大量的熱能，作為金屬燃燒劑在高能固體推進(jìn)劑、高能炸藥及火工品等方面廣泛使用。但這些金屬粉燃點(diǎn)較高，表面很容易氧化導(dǎo)致活性大幅降低。合金表面相對抗氧化性好，且可能具備貯氫能力，燃燒過程中能夠釋放更多的能量。另外，在某些火工品中需要容易引燃而且強(qiáng)度很高的金屬材料，這些都是純金屬材料不能勝任的。因此，低燃點(diǎn)合金更具發(fā)展和應(yīng)用潛力。到目前為止，國內(nèi)外尚未有關(guān)在空氣中能夠燃燒的低燃點(diǎn)合金的報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種能在空氣中燃燒的低燃點(diǎn)合金薄帶及其制作方法。
[0004]本發(fā)明所采用的就技術(shù)方案是:低燃點(diǎn)合金薄帶，該合金薄帶成分表達(dá)式為:Zra(AlTi)bTM(VI ~VIII 族過渡金屬(40 ≤ a ≤ 70，5 ≤ b ≤ 20，10 ≤ c ≤ 30，a+b+c =100)、Zra (Nb, PcObAlcTMd(40 ≤ a ≤ 60，I ≤ b ≤ 10，5 ≤ c ≤ 15，15 ≤ d ≤ 40，a+b+c+d=100)、TiaZrbTMc (40 ≤ a ≤ 60，30 ≤ b ≤ 40，20 ≤ c ≤ 40，a+b+c = 100)、MgaLnbMc (Ln為鑭系金屬，M為N1、Cu、Zn等元素)(40≤a≤65，3≤b≤10，10≤c≤30，a+b+c =100)、LnaAlbTMc (40 ≤ a ≤ 70，10 ≤ b ≤ 25，20 ≤ c ≤ 40，a+b+c = 100)、CuaZrb (Al, Ti)c(40 ≤ a ≤ 60,30 ≤ b ≤ 50，3 ≤ c ≤ 15，a+b+c = 100)、Fea(Zr, Nb, Mo)b(Al, Ga)c(P, B,C，Si)d(40 ≤ a ≤ 75，0 ≤ b ≤ 20，0 ≤ c ≤ 15，10 ≤ d ≤ 30，a+b+c+d = 100)、Nia(Zr，Hf，Nb)b(Ti, Al)cTMd(40 ≤ a ≤ 60，O ≤ b ≤ 20，O ≤ c ≤ 15，10 ≤ d ≤ 40，a+b+c+d = 100)、CoaFeb(Ta, Hf, Nb)。(B，C)d(40 ≤ a ≤ 60，20 ≤ b ≤ 40，3 ≤ c ≤ 15，15 ≤ d ≤ 35，a+b+c+d=100)中的一種，其中a、b、C、d均為原子百分?jǐn)?shù)。
[0005]低燃點(diǎn)合金薄帶制作方法
[0006]步驟一，氬氣保護(hù)下，反復(fù)重熔鑄錠；
[0007]步驟二，將鑄錠置于甩帶室，抽高真空后充入一定壓力的高純氬氣，干鍋內(nèi)的鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱后保溫；
[0008]步驟三，開啟甩帶高壓氣閥，保證高壓氣閥充入的高純氬與甩帶室氬氣的壓力差約為0.05MPa，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，熔體快速凝固形成厚度約為30-50 μ m的合金薄帶。
[0009]通過以上制備方法獲得的合金薄帶，經(jīng)X射線衍射證實為完全的非晶態(tài)。這些合金薄帶具有很低的燃點(diǎn)(約300°C~500°C )，在空氣中一般打火機(jī)的火焰即可引燃這些合金薄帶。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，與堿金屬、鎂、鋁、鈦、鋯等活潑純金屬相比，通過本發(fā)明制備得到的低燃點(diǎn)合金薄帶處于非晶態(tài)，具有很好的耐蝕性、抗氧化性，在常溫常壓下的空氣中就可以安全存儲，不需要在保護(hù)介質(zhì)中存儲，儲存便利，運(yùn)輸安全。
[0011]本發(fā)明制備的系列合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，能夠作為固態(tài)金屬燃料。同時，該系列的合金薄帶具有很高的抗拉強(qiáng)度(100MPa以上)，在軍工和民用領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。

【具體實施方式】
[0012]實施例1:
[0013](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬Zr、Al和Ni按Zr6tlAl15Ni25成分比例配料約30g ;置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護(hù)，熔煉電流200A-250A，反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)，隨后制備出成分均勻的母合金鑄錠；
[0014](2)將母合金鑄錠破碎后取約1g的合金置于甩帶室的石英坩堝內(nèi)，甩帶室抽真空至10_3Pa后沖充入0.03MPa高純氬氣；隨后合金鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱熔化至1300°C后保溫1s ；
[0015](3)隨后開啟甩帶高壓氣閥，充入0.08MPa的高純氬，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)(線速度約35m/s)的銅棍上,熔體快速凝固形成厚度約為50 μ m及以下的合金薄帶。
[0016]按上述方法制備得到的Zr6tlAl15Ni25合金薄帶經(jīng)X射線衍射證實為完全的非晶態(tài)。合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機(jī)的火焰即可引燃合金薄帶。
[0017]實施例2:
[0018](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬Cu、Zr和Ti按Cu6tlZr3tlTiltl成分比例配料約30g ;置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護(hù)，熔煉電流200A-250A，反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)，隨后制備出成分均勻的母合金鑄錠；
[0019](2)將母合金鑄錠破碎后取約1g的合金置于甩帶室的石英坩堝內(nèi)，甩帶室抽真空至10_3Pa后沖充入0.03MPa高純氬氣；隨后鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱熔化至1300°C后保溫1s ；
[0020](3)隨后開啟甩帶高壓氣閥，充入0.08MPa的高純氬，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)(線速度約35m/s)的銅棍上,熔體快速凝固形成厚度約為50 μ m及以下的合金薄帶。
[0021]按上述方法制備得到的Cu6tlZr3tlTiltl合金薄帶經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機(jī)的火焰即可引燃合金薄帶。
[0022]實施例3:
[0023](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬M(fèi)g、Y和Cu按Mg65YltlCu25成分配料約30g ；置于真空中頻感應(yīng)熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護(hù)，熔化后保溫1s后制備出成分均勻的母合金鑄錠；
[0024](2)將母合金鑄錠破碎后取約1g的合金置于甩帶室的石英坩堝內(nèi)，甩帶室抽真空至10_3Pa后沖充入0.03MPa高純氬氣；隨后鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱熔化至800°C后保溫1s ；
[0025](3)隨后開啟甩帶高壓氣閥，充入0.08MPa的高純氬，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)(線速度約35m/s)的銅棍上,熔體快速凝固形成厚度約為40 μ m及以下的合金薄帶。
[0026]按上述方法制備得到的Mg65YltlCu25合金薄帶經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機(jī)的火焰即可引燃合金薄帶。
[0027]實施例4:
[0028](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬La、Al和Cu按La62Al14Cu24成分配料約30g ；置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護(hù)，熔煉電流200A-250A，反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)，隨后制備出成分均勻的母合金鑄錠；
[0029](2)將母合金鑄錠破碎后取約1g的合金置于甩帶室的石英坩堝內(nèi)，甩帶室抽真空至10_3Pa后沖充入0.03MPa高純氬氣；隨后鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱熔化至900°C后保溫1s ；
[0030](3)隨后開啟甩帶高壓氣閥，充入0.08MPa的高純氬，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)(線速度約35m/s)的銅棍上,熔體快速凝固形成厚度約為40 μ m及以下的合金薄帶。
[0031]按上述方法制備得到的La62Al14Cu24合金薄帶經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機(jī)的火焰即可引燃合金薄帶。
[0032]實施例5:
[0033](I)將純度不低于 wt.99.9%的純金屬祖、&1、21.、!！和 Al 按 Ni4tlCu5Zr16.5Ti28.5Al10成分配料約30g;置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護(hù)，熔煉電流200A-250A，在反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)后制備出成分均勻的母合金鑄錠；
[0034](2)將母合金鑄錠破碎后取約1g的合金置于甩帶室的石英坩堝內(nèi)，甩帶室抽真空至10_3Pa后沖充入0.03MPa高純氬氣；隨后鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱熔化至1200°C后保溫1s ；
[0035](3)隨后開啟甩帶高壓氣閥，充入0.08MPa的高純氬，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)(線速度約35m/s)的銅棍上,熔體快速凝固形成厚度約為45 μ m及以下的合金薄帶。
[0036]按上述方法制備得到的Ni4tlCu5Zr16.5Ti28.5Al1(l合金薄帶經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金薄帶在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機(jī)的火焰即可引燃合金薄帶。
【權(quán)利要求】
1.低燃點(diǎn)合金薄帶，其特征在于:該合金薄帶成分表達(dá)式為:Zra(AlTi)bTM(VI~VIII 族過渡金屬)。(40 ≤ a ≤ 70,5 ≤ b ≤ 20，10 ≤ c ≤ 30，a+b+c = 100)、Zra(Nb，PcObAlcTMd(40 ≤ a ≤ 60，I ≤ b ≤ 10，5 ≤ c ≤ 15，15 ≤ d ≤ 40，a+b+c+d = 100)、TiaZrbTMc (40 ≤ a ≤ 60，30 ≤ b ≤ 40，20 ≤ c ≤ 40，a+b+c = 100)、MgaLnbMc (Ln 為鑭系金屬，M 為 N1、Cu、Zn 等元素)(40 ≤ a ≤ 65，3 ≤ b ≤ 10，10 ≤ c ≤ 30，a+b+c = 100)、LnaAlbTMc(40 ≤ a ≤ 70，10 ≤ b ≤ 25,20 ≤ c ≤ 40，a+b+c = 100)、CuaZrb(Al, Ti)c(40 ≤ a ≤ 60,30 ≤ b ≤ 50，3 ≤ c ≤ 15，a+b+c = 100)、Fea(Zr, Nb, Mo)b(Al, Ga)c(P, B,C，Si)d(40 ≤ a ≤ 75，0 ≤ b ≤ 20，0 ≤ c ≤ 15，10 ≤ d ≤ 30，a+b+c+d = 100)、Nia(Zr，Hf，Nb)b(Ti, Al)cTMd(40 ≤ a ≤ 60，O ≤ b ≤ 20，O ≤ c ≤ 15，10 ≤ d ≤ 40，a+b+c+d = 100)、CoaFeb(Ta, Hf, Nb)。(B，C)d(40 ≤ a ≤ 60，20 ≤ b ≤ 40，3 ≤ c ≤ 15，15 ≤ d ≤ 35，a+b+c+d=100)中的一種，其中a、b、C、d均為原子百分?jǐn)?shù)。
2.低燃點(diǎn)合金薄帶制作方法，其特征在于按照如下的步驟進(jìn)行: 步驟一，気氣保護(hù)下，反復(fù)重熔鑄錠； 步驟二，將鑄錠置于甩帶室，抽高真空后充入一定壓力的高純氬氣，干鍋內(nèi)的鑄錠經(jīng)感應(yīng)加熱后保溫； 步驟三，開啟甩帶高壓氣閥，保證高壓氣閥充入的高純氬與甩帶室氬氣的壓力差約為0.05MPa，高壓將合金熔體快速噴射至高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，熔體快速凝固形成厚度約為30-50 μ m的合金薄帶。
【文檔編號】C22C45/10GK104131244SQ201410323113
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】閆志杰, 宋凱凱, 代富平, 鄭建軍 申請人:太原科技大學(xué)