专利名称：一种制备金属玻璃的新工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种制备金属玻璃的新工艺，属于材料科学领域。背景技术：
金属玻璃具有高强度、高韧性、高耐蚀性和高磁导率等优异的力学、物理与化学性能， 以及高精密成形加工性等特点。作为一种新型结构与功能材料，金属玻璃已经在信息与电子器件、精密机械、航空航天器件和体育运动器械等领域开始得到应用，市场前景十分诱人。如何制备金属玻璃是金属玻璃基础理论研究的一个重要方面，另外通过改变制备工艺可以获得具有更强玻璃形成能力和特殊性能的金属玻璃，因此具有重要的应用价值。目前国内外制备金属玻璃一般采用将名义成分的组员首先制备成母合金，然后再将母合金熔化，利用真空铜模铸造或者石英管水淬等方法制备出金属玻璃。此类方法将母合金熔炼一次后就凝固得到金属玻璃，制备获得的金属玻璃的尺寸不理想，如何通过工艺手段提高合金的玻璃形成能力是一个亟待解决的问题。金属玻璃的结构特征是无序中存在短中程有序结构(即团簇结构)，这些微结构是从熔体中继承发展得来的，可以说熔体结构直接影响金属玻璃的形成。熔体中存在着从固态遗传下来或受固态结构影响的团簇结构，在凝固过程中，团簇对是否获得非晶态结构起关键作用。团簇存在与否，团簇的种类和性质如何，都是影响玻璃形成能力的因素。因此从固态遗传下来的结构必然影响金属玻璃的形成。
发明内容
本发明从固态遗传结构角度出发，提出了一种制备金属玻璃的新工艺。本发明是通过真空电弧熔炼方法将预定名义成分合金中的组元制备成母合金；采用感应熔炼法将母合金重熔，通过铜模吹铸法将液态母合金制成第一代金属玻璃；再将第一代金属玻璃打磨、清洗后放入预先处理好的石英管中，再采用感应熔炼法将第一代金属玻璃加热至完全融化状态，通过铜模吹铸成型。本发明由以下几部分组成制备母合金，制备第一代金属玻璃，检测第一代金属玻璃的非晶特性，制备第二代金属玻璃，检测第二代金属玻璃的非晶特性，比较两代金属玻璃的玻璃形成能力。一种制备金属玻璃的新工艺，其制备步骤如下
1、将预定名义成分合金中拟含组元的原子百分比转换成重量百分比wt.%，称取各组元量值；将称量好的各组元，放在电弧熔炼炉的水冷铜坩埚内，采用非自耗电弧熔炼法在氩气的保护下进行熔炼熔炼条件为首先抽真空至10_3Pa，然后充入氩气至气压为
O.06-0. 08MPa，熔化后，再持续进行电磁搅拌熔炼10秒钟，冷却，然后将其翻转；反复熔炼三次以上，得到成分均匀的母合金锭；
2、将上述母合金锭置于石英管内，石英管一端与外界氩气相通，一端有直径2mm的小孔，将石英管放入真空吹铸设备中，真空吹铸设备真空室抽真空至10_3Pa，利用感应线圈加热的方式熔炼母合金，熔化后开启吹铸装置，同时断电，让合金熔体通过石英管的小孔充入铜模型腔中，冷却至室温，得到第一代金属玻璃；3、将第一代金属玻璃打磨、清洗后放入石英管中，石英管一端与外界氩气相通，一端有直径2_的小孔，将石英管放入真空吹铸设备中，真空吹铸设备真空室抽真空至10_3Pa，利用感应线圈加热的方式熔炼，熔化后开启吹铸装置，同时断电，让合金熔体通过石英管的小孔充入铜模型腔中，冷却至室温，得到第二代金属玻璃。所述的检测第一代金属玻璃的非晶特性方法如下
铸态的X射线衍射实验是在D/max-rB型X射线衍射仪上完成的。其扫描范围可达 5° 100°，扫描速度为4deg/min，步长为O. 02°，Cu靶辐射，工作电压和电流分别为40kV和 120mA。金属玻璃的X射线衍射曲线通常表现为有一个漫散射峰，而晶体材料则表现为衍射曲线上强度各不相同的明锐的衍射峰。如果在铸态合金断面的X衍射曲线只有一个弥散的峰，表明第一次吹铸的合金是金属玻璃。所述的检测第二代金属玻璃的非晶特性与检测第一代金属玻璃的非晶特性相同。所述的比较两代金属玻璃的玻璃形成能力方法如下
使用差示扫描量热仪检测两代金属玻璃的热力学特征温度，如玻璃转变温度Tg、晶化开始温度rx、熔点Tm和液相线温度T1,然后计算表征玻璃形成能力的参数，如约化玻璃转变温度T^=Tg//;和Y=T/iJg+T；)参数以及过冷液相区间Λ \= \- \。利用以上参数比较第二代金属玻璃与第一代金属玻璃的玻璃形成能力。结果发现，第二代金属玻璃比第一代金属玻璃拥有更大的/；g，r值以及』rx，表明第二代金属玻璃的玻璃形成能力更强。本发明的创新点为
I制备工艺上的创新。首先制备出第一代金属玻璃，采用二次熔化的方法，制备第二代金属玻璃，经比较发现，第二代金属玻璃比第一代金属玻璃具有更强的玻璃形成能力，利用这种工艺上的创新可以获得更大尺寸的金属玻璃。2理论上的创新。第二代金属玻璃比第一代金属玻璃具有更强的玻璃形成能力，表明从第一代金属玻璃中遗传下来的固态结构对第二代金属玻璃的形成起到了促进作用，这将对金属玻璃形成本质的理解提供重要线索。本发明应用领域对第一代和第二代金属玻璃热力学特征温度的测量，获得表征玻璃形成能力的参数，结果发现第一代金属玻璃中的固态遗传结构可以促进第二代金属玻璃的形成，因此本发明能够促进金属玻璃基础理论的研究；在应用方面，利用本发明的工艺可以提高合金的玻璃形成能力，制备更大尺寸的金属玻璃，以满足结构材料的需要。因此不论在的基础理论研究还是在应用方面都有着广阔的前景。
本发明提出的制备金属玻璃的新工艺可以明显地提高合金的玻璃形成能力，具有工艺简单，成本低等特点。
图I为工艺流程图。图I中I制备母合金2制备第一代金属玻璃3检测第一代金属玻璃的非晶特性4制备第二代金属玻璃5检测第二代金属玻璃棒的非晶特性6比较两代金属玻璃的玻璃形成能力
图2为真空电弧熔炼炉的结构图。图2中7冷却管8铜坩埚9钨电极10熔融的合金11真空电弧熔炼炉真空室
412炉壁
图3为真空吹铸设备图。图3中13伸缩杆14进气管15固定试管螺丝16石英管17母合金 18铜模19支架20感应线圈21真空吹铸设备真空室
图4为吹铸所用的石英管。图4中22管底小孔23石英管壁
图5为Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18合金的第一代和第二代金属玻璃棒横截面的X衍射曲线图。图6为第一代和第二代Gd56Al26Co18金属玻璃的DSC曲线。图7为第一代和第二代Sm56Al26Co18金属玻璃的DSC曲线。具体实施例方式
以制备Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18金属玻璃为例叙述该工艺的具体实施过程。该制备工艺的流程如图I所示，由制备母合金，制备第一代金属玻璃，检测第一代金属玻璃的非晶特性，制备第二代金属玻璃，检测第二代金属玻璃棒的非晶特性，比较两代金属玻璃的玻璃形成能力六部分组成。图2是真空电弧熔炼炉，利用该设备配制Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18母合金。首先将原子百分比换算成质量百分比，Gd56Al26Co18的质量百分比为83. 32:6. 64:10. 04， Sm56Al26Co18的质量百分比为82. 70:6. 89:10. 41，按质量百分比秤量Gd、Al、Co和Sm、Al、Co 混合料，分别放在电弧熔炼炉的水冷铜坩埚8内，采用非自耗电弧熔炼法在氩气的保护下进行熔炼，首先抽真空至10_3Pa，然后充入氩气至气压为O. 06-0. OSMPa,熔化后，再持续进行电磁搅拌熔炼10秒钟，冷却，然后将其翻转，进行第二次熔炼，如此反复熔炼至少3次，分别得到成分均匀的Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18母合金锭；
图3是真空吹铸设备图，图4是石英管，利用铜模吹铸法制备金属玻璃。分别将适量的Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18母合金锭置于石英管内，石英管一端与外界氩气相通，一端有直径2_的小孔，将石英管放入真空吹铸设备中，真空吹铸设备真空室抽真空至10_3Pa， 利用感应线圈加热的方式熔炼母合金，熔化后，然后开启吹铸装置，同时断电，让合金熔体通过石英管的小孔充入圆柱形铜模型腔中，冷却至室温，得到直径为2_的Gd56Al26Co18和 Sm56Al26Co18第一代金属玻璃棒。铸态的X射线衍射实验是在D/max-rB型X射线衍射仪上完成的。其扫描范围可达5° 100°，扫描速度为4deg/min，步长为O. 02°，Cu靶辐射，工作电压和电流分别为40kV 和120mA。金属玻璃的X射线衍射曲线通常表现为有一个漫散射峰，而晶体材料则表现为衍射曲线上强度各不相同的明锐的衍射峰。在Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18铸态合金断面的 X衍射曲线只有一个弥散的峰，表明第一次吹铸的Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18合金是金属玻
3 ο再分别将Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18第一代金属玻璃打磨、清洗后放入石英管中， 将石英管放入真空吹铸设备中，真空吹铸设备真空室抽真空至10_3Pa，利用感应线圈加热的方式熔炼，熔化后，然后开启吹铸装置，同时断电，让合金熔体通过石英管的小孔充入圆柱形铜模型腔中，冷却至室温，得到直径为2_的金属玻璃棒。检测第二代金属玻璃棒的非晶特性与检测第一代金属玻璃的非晶特性相同。图5是Gd56Al26Coli^P Sm56Al26Co18合金的第一代和第二代金属玻璃棒横截面的X衍射曲线图，四条曲线上都只有一个弥散的峰，表明四种合金都是非晶态。图6和图7即为第一代和第二代Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18金属玻璃的DSC曲线， 根据这四条曲线确定四种金属玻璃的热力学特征温度，然后计算表征玻璃形成能力的参数，如表I所不。结果发现，对于Gd56Al26Coli^P Sm56Al26Co18合金来说,第二代金属玻璃比第一代金属玻璃拥有更大的7；g，r值以及』/；，表明第二代金属玻璃的玻璃形成能力更强。
表I第一代和第二代Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18金属玻璃的特征温度及表征玻璃形成能力的参数
权利要求
1.一种制备金属玻璃的新工艺，其特征在于其制备步骤如下1)将预定名义成分合金中拟含组元的原子百分比转换成重量百分比Wt.%，称取各组元量值；将称量好的各组元，放在真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚内，采用非自耗电弧熔炼法在氩气的保护下进行熔炼熔炼条件为首先抽真空至10_3Pa，然后充入氩气至气压为O.06-0. 08MPa，熔化后，再持续进行电磁搅拌熔炼10秒钟，冷却，然后将其翻转；反复熔炼三次以上，得到成分均匀的母合金锭；2)将上述母合金锭置于石英管内，石英管一端与氩气相通，一端有直径2_的小孔，将石英管放入真空吹铸设备中，真空吹铸设备真空室抽真空至10_3Pa，利用感应线圈加热的方式熔炼母合金，熔化后开启吹铸装置，同时断电，让合金熔体通过石英管的小孔充入铜模型腔中，冷却至室温，得到第一代金属玻璃；3)将第一代金属玻璃打磨、清洗后放入石英管中，石英管一端与氩气相通，一端有直径 2mm的小孔，将石英管放入真空吹铸设备中，真空吹铸设备真空室抽真空至10_3Pa，利用感应线圈加热的方式熔炼，熔化后开启吹铸装置，同时断电，让合金熔体通过石英管的小孔充入铜模型腔中，冷却至室温，得到金属玻璃。
全文摘要
本发明公开了一种制备金属玻璃的新工艺。以Gd56Al26Co18和Sm56Al26Co18合金为例介绍了这种制备金属玻璃的新工艺，其方法如下通过真空电弧熔炼法将预定名义成分合金中的组元制备成母合金；采用感应熔炼法将母合金重熔，利用铜模吹铸法将液态母合金制成第一代金属玻璃；再将第一代金属玻璃打磨、清洗后放入预先处理好的石英管中，采用感应熔炼法将第一代金属玻璃加热至完全融化状态，通过铜模吹铸成型。利用本发明提出的二次熔炼法制备金属玻璃的新工艺可以明显地提高合金的玻璃形成能力，具有工艺简单，成本低等特点，在金属玻璃基础理论研究和应用领域有着广阔的前景。
文档编号C22C45/00GK102605299SQ20121010157
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者张兆磊, 郭晓慧, 郭晶, 闫传金 申请人:山东农业大学