专利名称：厘米级La的制作方法
技术领域：
本发明涉及非晶态合金领域，特别涉及La0.5Ce0.5基大块非晶合金。
背景技术：
非晶态合金是组成原子排列不呈周期性和对称性的一类新型合金材料。由于其特殊的微观结构，致使它们具有优越的力学、物理、化学及磁性能，如高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀。这些优越的性能使得非晶态合金在很多领域具有应用潜力。
同时，非晶态合金也有自身的弱点，限制了它的应用。非晶态合金应用中面临的主要困难是1)制备大尺寸的非晶态合金。金属和合金液在冷却过程中倾向于转变成原子规则排列的晶态材料，要想获得原子长程无序排列的非晶态合金，冷却速度要足够快，使原子还来不及排列成晶态结构就被冻结住。在其他条件相同的情况下，随着样品尺寸大的增大，冷却速度减慢，导致大尺寸的非晶态合金难以获得。2)热稳定性的提高。非晶态合金处于热力学亚稳态，有向热力学稳态-晶态转变的趋势，这一转变温度称为晶化温度。因此为了能够在较大的温度范围内使用非晶态材料，就需要提高非晶态合金的热稳定性，开发热稳定性高的合金系。3)非晶态合金玻璃转变温度的降低。普通非晶态金属在玻璃化转变温度与晶化温度之间具有超塑性行为，但是很高的玻璃转变温度使得非晶态金属这种优异的超塑性性能在工业应用领域得到很大限制，如何降低金属玻璃的玻璃化转变温度以开发其在过冷液相区的超塑性性能和可压印性能成为目前非晶态合金领域研究的热点。
发明内容
本发明的目的是开发具有高玻璃形成能力、热稳定性高、玻璃化转变温度低的一种La0.5Ce0.5基大块非晶合金(尺寸达到毫米量级的非晶合金被称为大块非晶合金)。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下1.厘米级La0.5Ce0.5基大块非晶合金，该系大块非晶合金包含体积分数65～100％的非晶相，该系合金的结构式为(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu15-xCox，其中x为Co元素的原子百分数，0≤x≤12。
2.(La0.5Ce0.5)基大块非晶合金的组成元素La，Ce，Al，Ni，Cu，Co的原料纯度为96％～99.95％。
本发明具有的有益效果是给出了一系列能够形成尺寸达厘米级且热稳定性好、玻璃化转变温度低的大块非晶合金。并确定了形成包含体积分数65～100％的非晶相的合金的成分范围。本发明具有尺寸大(完全非晶态合金棒的最大直径为12mm)、低玻璃转变温度(小于150℃)、热稳定性好(具有超过50℃的过冷液相区)及过冷液相区显示出很好超塑性及可压印性能等优点。该系列非晶态合金的这些优异性能使其成为在微机械、微纳米压印材料等领域具有广阔应用前景的新材料。
图1是按照实施例1-5制备的(La0.5Ce0.5)基大块非晶合金的XRD图；图2是按照实施例1-5制备的(La0.5Ce0.5)基大块非晶合金的DSC图；图3是按照实施例1制备的(La0.5Ce0.5)基大块非晶合金的应力-应变曲线及压印人民币所得的图形。
具体实施例方式
步骤1在氩气保护的真空熔炼炉内熔炼(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu15-xCox合金锭子，其中x为Co元素的原子百分数，0≤x≤12。至少反复熔炼四遍，以保证合金锭子成分的均匀。
步骤2采用吹铸法或吸铸法将步骤1得到的合金锭子制备成大块非晶合金样品。
步骤3用x射线衍射法表征所得样品的结构，用差示扫描量热法获得热力学参数，并根据材料发生晶化放出的热量，即差热分析曲线中放热峰的面积与完全非晶态样品放热峰面积之比来衡量非晶态合金的体积百分数，如(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu12Co3合金晶化所放出的热量为33.2J/g，而其完全非晶态样品晶化放热为42.5J/g，故其所含体积百分数约为80％。用力学性能实验机，测试样品的力学性能。在加热到145℃的硅油中将人民币的1角钱压印在材料上得到硬币上的图案。
实施例1该实施例采用吸铸法制备直径达12mm，非晶体积百分数达100％的(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu10Co5大块非晶合金。
步骤1将纯度为99.9％的La、纯度为99.9％的Ce、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ni、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Co按(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu10Co5配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径12mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
步骤6采用力学性能试验机测试所得材料的力学性能。
步骤7将样品放在硅油中加热至145℃，然后用人民币一角硬币压印在样品上，得到如图3所示的硬币上的图案。
由图1和图2可知该实施例获得了直径为10-12mm的大块非晶合金。该实施例获得的大块非晶合金的性能如表1所示。
表1(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu10Co5大块非晶合金的性能。
实施例2该实施例采用吸铸法制备直径达10mm，非晶体积百分数达100％的(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu15大块非晶合金。
步骤1将纯度为99.9％的La、纯度为99.9％的Ce、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ni和纯度为99.5％的Al按(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu15配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径10mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
实施例3该实施例采用吸铸法制备直径达12mm，非晶体积百分数达80％的(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu12Co3大块非晶合金。
步骤1将纯度为99.9％的La、纯度为99.9％的Ce、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ni、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Co按(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu12Co3配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径12mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
实施例4该实施例采用吸铸法制备直径达12mm，非晶体积百分数达71％的(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu7Co8大块非晶合金。
步骤1将纯度为99.9％的La、纯度为99.9％的Ce、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ni、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Co按(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu7Co8配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子在氩气保护的熔炼炉内的水冷铜模上熔炼。
步骤3利用压力差将步骤2得到合金液注入内径12mm的水冷铜模中。制得大块非晶合金。
步骤4用x射线衍射法表征该大块非晶的结构，图1为该样品的x射线衍射图。
步骤5用差示扫描量热法获得该大块样品的热力学参数。DSC曲线示于图2。
实施例5该实施例采用吸铸法制备直径达12mm，非晶体积百分数达65％的(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu5Co10大块非晶合金。
步骤1将纯度为99.9％的La、纯度为96％的Ce、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ni、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Co按(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu5Co10配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径12mm的水冷铜模中，制得大块非晶合金。
实施例6该实施例采用吸铸法制备直径达12mm，非晶体积百分数达90％的(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu3Co12大块非晶合金。
步骤1将纯度为99。9％的La、纯度为99.9％的Ce、纯度为99.95％的Cu、纯度为99.8％的Ni、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Co按(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu3Co12配比在锆吸附的氩气氛中电弧熔炼，获得混合均匀的合金锭子。
步骤2把步骤1获得的锭子破碎成小块。
步骤3将步骤2得到的小块合金装入下端开口的石英管中，在真空中感应加热，用高纯氩气把熔融的合金液吹入内径12mm的水冷铜模中，制得大块非晶合金。
权利要求
1.厘米级La0.5Ce0.5基大块非晶合金，其特征在于该系大块非晶合金包含体积分数65～100％的非晶相，该系合金的结构式为(La0.5Ce0.5)64Al16Ni5Cu15-xCox，其中x为Co元素的原子百分数，0≤x≤12。
2.根据权利要求1所述的厘米级La0.5Ce0.5基大块非晶合金，其特征在于所述的非晶合金的组成元素La，Ce，Al，Ni，Cu，Co的原料纯度为96％～99.95％。
全文摘要
本发明公开了厘米级La
文档编号C22C45/00GK1851030SQ20061005166
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者蒋建中, 姜清奎, 张国庆 申请人:浙江大学