专利名称：非晶/非晶纳米结构合金的制作方法
技术领域：
本发明属于非晶/非晶纳米合金领域，其主要应用于制造或形成非晶/非晶纳米结构合金材料及粉末。
背景技术：
现在非晶态材料的应用主要是在电学和磁学领域，其良好的机械性能还没有被很好的加以利用。主要的原因是形成非晶态合金要求比较高的冷却速度。所以难以形成大块的非晶材料。因此目前大部分都是通过表面处理或喷涂等方法得到非晶态表面。
目前的纳米材料研究已经渗透到很多领域，纳米材料因其独特的物理特性而具有特别的电学、磁学和机械性能。目前的应用多是生成纳米粉末，纳米晶须等微观材料，而通过对材料成分、生成温度制度的控制，在非晶材料的基体中生成纳米相而得到非晶纳米结构材料的工业应用并不多。
本发明的目的是提供一种可用于生产热稳定好的，耐腐蚀，抗磨损，高硬度的，具有非晶或非晶纳米结构，形成非晶时临界冷却速度低于103K/s的合金化学成分。
发明内容
本发明非晶/非晶纳米结构合金的具体化学成分(重量％)为Mo 2-14％；Cr 3-14％；Ni 1-6％；P 4-8％；Si 1-5％；B 1-4％；C＜0.5％；Mn、Ti、Al、S、O等杂质总和小于1％；其余为Fe。
本发明合金成分主要是从各类元素在合金中所起的作用，及非晶、纳米相形成及稳定性而设计的。本发明为金属一类金属合金。由于在金属-类金属(M-S)型合金M100-xSx中，最容易形成非晶态且具有高稳定性的成分是在形成金属-类金属低共熔点成分附近，而过高的x值会降低非晶态合金的韧性。因此，本发明非晶/非晶纳米结构合金的成分配比把过渡族金属Fe、Cr、Ni、Mo的原子百分数设计占合金总量的80％左右，类金属元素B、Si、P、C等的原子百分比占合金的20％左右。按照上述设计，可以兼顾非晶态的稳定性，较低的冷却速度和较高的材料韧性。由相图中也可以推算出，这一成分范围内存在着多种金属-类金属间化合物，且本合金的各个成分处在多元共晶成分附近，这就使得合金的最低共熔点Tm降低，使得它和晶化温度Tg点之间的温度差ΔTg缩小，则合金更容易形成非晶态，从而可以得到非晶纳米结构合金。这也是本发明合金处于临界冷却速度较低(＜103K/s)的原因之一。在本发明合金的组元中，Fe为基体元素，Ni、Cr、Mo在其中有相当高的溶解度，Cr、Mo的添加还可以增加该合金熔体的粘度，大直径的Mo原子还会提高原子重新排列结晶的难度，从而提高非晶态的热稳定性。B、Si和P等大半径类金属元素的加入与过渡族金属形成金属-类金属间化合物，大分子结构也起到了提高非晶稳定性的作用，同时也可以起到阻碍晶粒长大作用，有利于非晶纳米结构的形成。由于采用了上述合金成分的配比，使得用该种配比合金制备的非晶(附图1)或非晶纳米(附图2)结构材料具有很好的硬度(Hv0.1700-1000)、热稳定性(附图3)、耐磨及耐蚀特性。
附图1给出的曲线是采用X光粉末衍射分析法绘出的该材料制成非晶态合金粉末X光衍射曲线；附图2给出的曲线是采用X光粉末衍射分析法绘出的该材料制成非晶纳米结构合金粉末X光衍射曲线；附图3给出的曲线是采用差热分析法绘出的该材料制成非晶态合金粉末DTA曲线；
具体实施例方式采用本发明非晶纳米结构合金材料成分配制了二十几种合金，其中部分炉号成分见表1。
表1 四种非晶/非晶纳米结构合金的化学成分(重量％)
将上述合金用高频感应电炉熔炼，再将合金溶液冷却制粉，得到非晶态合金粉末，其某炉粉的X光衍射曲线见图1，从衍射图谱可以看出，在所得到的非晶合金粉衍射谱上，没有出现明显的德拜线，而是漫宽德散射曲线。
对相同成分的合金熔体，适当降低冷却速度制粉或经过一定的热处理工艺，就可以得到非晶纳米结构合金粉末其X光衍射曲线见图2，从衍射图谱可以看出，在所得到的非晶纳米结构合金粉衍射谱上，在漫宽德散射曲线中出现了强度不高的较宽的德拜线。这说明在非晶相中溶有纳米微晶。
对上述非晶/非晶纳米结构合金粉末或对用该粉末通过热喷涂方法制成非晶/非晶纳米结构的涂层进行性能检测，其结果见表2。
表2 四种非晶/非晶纳米结构合金的性能检测表
权利要求
1.一种制备非晶纳米结构材料的合金，其特征在于合金的化学成分，(重量％)为Mo 2-14％；Cr 3-14％；Ni 1-6％；P 4-8％；Si 1-5％；B 1-4％；C＜0.5％；Mn、Ti、Al、S、O等杂质总和小于1％；其余为Fe。
全文摘要
本发明属于非晶态及纳米合金领域，主要适用于制造非晶/非晶纳米结构合金。本发明合金的具体化学成分为(重量％)Mo 2－14％；Cr 3－14％；Ni 1－6％；P 4－8％；Si1－5％；B 1－4％；C ＜0.5％；Mn、Ti、Al、S、O等杂质总和小于1％；其余为Fe。因为上述合金具有临界冷却速度低(10
文档编号C22C45/02GK1763235SQ20051011721
公开日2006年4月26日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者王青松 申请人:王青松