专利名称：一种铝基非晶/纳米复相材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，特别是涉及了一种高强度低密度的铝基非晶/纳米复相材料及其制备方法。
背景技术：
铝合金作为现代工业中应用最为广泛的材料之一，如何有效的改善其微观结构特性，获得更加优异的综合性能成为当前材料工作者的主要研究目标.近年来，日本的Akihisa Inouc等人采用单辊快淬工艺在Al-RE，Al-V-Fe，Al-Cr-RE以及Al-Ni-Ce等合金系中制备出了非晶态合金，为铝合金组织制备多元化(非晶、纳米晶、准晶、微晶)以及铝合金应用范围的拓宽奠定了基础。目前制备铝基非晶和纳米晶合金主要采用熔体急冷和机械合金化法，因铝合金形成非晶能力有限，对形成非晶的成分要求严格，合金化时间长，成品率低等因素，从而大大限制了其广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种性能优良的铝基非晶/纳米复相材料及其制备方法，以便在工业上得到更广泛的应用。
本发明是通过以下方式实现的一种非晶/纳米复相材料由铝、镍、镧、铈、镨、钕组成，其特征是各组分的原子百分比为镍8～10％，镧1.5～2.1％，铈2.2～4％，镨0.1～0.8％，钕0.2～1.1％，铝为余量。
上述铝基非晶/纳米复相材料的制备，是通过以下步骤实现的(1)首先按镍8～10％，镧1.5～2.1％，铈2.2～4％，镨0.1～0.8％，钕0.2～1.1％，铝为余量的原子百分比称取原料；(2)在熔炼炉中将工业纯铝熔化至700-850℃，然后加入已称好的纯镍，加热3～5分钟至镍完全熔化，然后关掉电源停止加热，同时加入已称好的镧、铈、镨、钕，利用金属液自身的热量将镧、铈、镨、钕熔化并迅速搅拌至混合均匀；(3)将金属液降温，并在720-750℃将其浇铸成用于喷铸的合金样品；(4)对合金样品进行喷铸，喷铸所用的铜模中空，内通液氮冷却，使铜模温度低于零下10℃；喷铸时采用高频重熔用于喷铸的样品，熔体喷射温度为950～1100℃，喷射压力为0.1～0.3MPa，喷铸过程在氩气保护下进行。
本发明区别于现有广泛采用的非晶与纳米晶的制备技术，其特征是喷铸所用的铜模中空，内通液氮冷却，使铜模温度低于零下10℃，增加了熔体的冷却速度。在本发明的成分及铜模喷铸工艺下，制备出厚度为1.5毫米的Al-Ni-La-Ce-Pr-Nd非晶/纳米复相材料即由纳米fcc-Al与非晶双相或纳米fcc-Al，Al与La、Ce、Pr、Nd形成的化合物与非晶多相复合构成。
具体实施例方式下面给出本发明的两个最佳实施例实施例1(1)原材料为工业纯铝，纯镍，纯稀土镧、铈、镨、钕，按Al84Ni10La2.1Ce3Pr0.3Nd0.6的原子百分比称取原料；(2)在熔炼炉中将工业纯铝熔化至700℃，然后加入已称好的纯镍，加热5
分钟至镍完全熔化，然后关掉电源停止加热，同时加入已称好的镧、铈、镨、钕，利用金属液自身的热量将镧、铈、镨、钕熔化并迅速搅拌至混合均匀；(3)将金属液降温，并在720℃将其浇铸成喷铸样品；(4)然后进行喷铸，喷铸所用的铜模中空，内通液氮冷却，使铜模温度低于零下10℃；喷铸时采用高频重熔用于喷铸的样品，熔体喷射温度为950℃，熔体喷射压力为0.3MPa，喷铸过程在氩气保护下进行。
按上述工艺得到的Al84Ni10La2.1Ce3Pr0.3Nd0.6非晶/纳米复相材料厚度达1.5毫米。
实施例2(1)原材料为工业纯铝，纯镍，纯稀土镧、铈、镨、钕，按Al86Ni8La1.5Ce3Pr0.5Nd1的原子百分比称取原料；(2)在熔炼炉中将工业纯铝熔化至800℃，然后加入已称好的纯镍，加热3分钟至镍完全熔化，然后关掉电源停止加热，同时加入已称好的镧、铈、镨、钕，利用金属液自身的热量将镧、铈、镨、钕熔化并迅速搅拌至混合均匀；(3)将金属液降温，并在700℃将其浇铸成用于喷铸的样品；(4)然后进行喷铸，喷铸所用的铜模中空，内通液氮冷却，使铜模温度低于零下10℃；喷铸时采用高频重熔用于喷铸的样品，熔体喷射温度为1100℃，熔体喷射压力为0.3MPa，喷铸过程在氩气保护下进行。
按上述工艺得到的Al86Ni8La1.5Ce3Pr0.5Nd1非晶/纳米复相材料厚度达1.2毫米。
权利要求
1.一种铝基非晶/纳米复相材料，由铝、镍、镧、铈、镨、钕组成，其特征是各组分的原子百分比为镍8～10％，镧1.5～2.1％，铈2.2～4％，镨0.1～0.8％，钕0.2～1.1％，铝为余量。
2.一种权利要求1所述铝基非晶/纳米复相材料的制备方法，其特征是包括以下步骤(1)首先按镍8～10％，镧1.5～2.1％，铈2.2～4％，镨0.1～0.8％，钕0.2～1.1％，铝为余量的原子百分比称取原料；(2)在熔炼炉中将工业纯铝熔化至700-850℃，然后加入已称好的纯镍，加热3～5分钟至镍完全熔化，然后关掉电源停止加热，同时加入已称好的镧、铈、镨、钕，利用金属液自身的热量将镧、铈、镨、钕熔化并迅速搅拌至混合均匀；(3)将金属液降温，并在720-750℃将其浇铸成用于喷铸的合金样品；(4)对合金样品进行喷铸，喷铸所用的铜模中空，内通液氮冷却，使铜模温度低于零下10℃；喷铸时采用高频重熔用于喷铸的样品，熔体喷射温度为950～1100℃，熔体喷射压力为0.1～0.3MPa，喷铸过程在氩气保护下进行。
全文摘要
本发明属于金属材料领域，涉及了一种高强度低密度的铝基非晶/纳米复相材料及其制备方法，该铝基非晶/纳米复相材料的特征是各组分的原子百分比为镍8～10％，镧1.5～2.1％，铈2.2～4％，镨0.1～0.8％，钕0.2～1.1％，铝为余量。本发明在经液氮冷却的铜模喷铸条件下可以制出铝基非晶/纳米复相材料。利用本发明所制备的合金具有高的非晶与纳米晶形成能力，且性能优良。
文档编号C22C45/00GK1431334SQ03111740
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月20日 优先权日2003年1月20日
发明者王胜海, 边秀房, 司鹏超, 贾玉波 申请人:山东大学