一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的制备方法
【专利说明】
[0001]本发明属于高性能镁合金技术领域，具体涉及一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的制备方法。
【背景技术】
[0002]
在目前准晶镁合金的研究中发现，准晶镁合金具有低界面能、高强度高硬度的特点，但是其耐腐蚀性仍然不能满足需求。非晶合金由于没有晶界、位错等容易导致腐蚀的因素，其单一的、均匀的组织结构能够在腐蚀初期产生钝化膜，阻止腐蚀的进一步加重。
[0003]目前，申请号CN201310356833.7中国专利报道了一种非晶复合材料及其制备方法和应用。虽然制备出来非晶复合材料，但是以镍基非晶相为基体相的复合材料。本发明提供一种由准晶母合金制成的镁基非晶材料。
[0004]研究表明，由Mg-Zn-Gd准晶合金制备的非晶镁合金，兼有准晶和非晶镁合金的优异性能，具有较高的强度和耐腐蚀性能，为制备高强度二十面体准晶(I相)具有高硬度、良好的热力学稳定性、低摩擦系数、低界面能和耐蚀等特点以及与镁基体的良好的结合性。
【发明内容】
[0005]
本发明利用准晶镁合金具有低的界面能、低的摩擦系数，耐高温、耐蚀耐磨等优异特点，制备出由准晶母合金形成的非晶镁合金。新制备的非晶镁合金既保留了准晶熔体的原子结构特点，为研究准晶镁合金的溶体结构提供了理论基础；又具有非晶镁合金的更耐蚀、组织均一等优异性能。
[0006]本发明同时提供上诉由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带镁合金的制备方法。在制备Mg-Zn-Gd准晶镁合金的基础上，通过控制快速凝固的工艺参数制备出非晶镁合金，该方法简单、容易操作。
[0007]本发明是通过以下方法实现的:
权利要求:
1、一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的技术及其特性，其特征在于，有以下质量百分含量为:Zn 45.32-48.29%，Gd 11.61-18.16%，余量为 Mg。
[0008]2、根据权利要求1所述的非晶合金薄带，其特征在于，合金的微观形貌均匀、单一、没有任何晶体结构的典型图案。
[0009]3、根据权利要求1所述的由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带，其特征在于:薄带的宽度为3.05-5.02mm ;厚度为24~220 μπι ;长度为10~250cm ;所述的宽度、厚度和长度均为试样的平均长度。
[0010]4、一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的技术及其特性，其特征在于:先制备Mg-Zn-Gd准晶母合金；恪炼Mg-Zn-Gd准晶母合金及快速凝固形成非晶合金薄带试样。
[0011]5、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述的Mg-Zn-Gd准晶母合金，其组成按质量百分含量为:45.32-48.29%Zn，11.61-18.16%Gd，余量为Mg。
[0012]6、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
1)制备Mg-Zn-Gd准晶中间合金:
按配比准备好镁锭、锌锭和Mg-Gd中间合金为原料，将炉温升至710~720°C，把镁锭的放入石墨坩祸中，然后把粘土石墨坩祸放入充满SF6-C(V混合气体的电阻炉中，待镁锭恪化后加入Mg-Gd中间合金，最后在Mg-Gd中间合金恪化后加入锌锭，待锌恪化后保温15~30min，然后缓慢晃动石墨坩祸l~2min，放入炉中静置2~3min，浇入金属型模具中，获得成分均匀的Mg-Zn-Gd准晶中间合金；
2)恪炼Mg-Zn-Gd母合金及快速凝固形成非晶合金薄带试样
将Mg-Zn-Gd准晶母合金切割成小块，取5~25%石英管体积的试样，放入内径为8~16mm ;下端圆形开口直径为0.4-0.8mm的玻璃管内，将石英玻璃管装配到高真空单辊旋淬设备；先用机械栗预抽低真空至5 Pa以下，然后用分子栗抽高真空至1.0X10-3 Pa以下，反充高纯氩气后，控制管内和腔内的气压差为0.04-0.lOMPa ;以200~3000r/min速度使周长为50cm铜棍转动起来，将母合金感应加热成500~720°C的合金熔体，利用气压差将合金熔体喷射到高速旋转的铜辊表面，瞬间凝固成型，即可得到合金淬态薄带。
[0013]7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的，步骤1)中原料纯锌锭、Mg-Gd中间合金和纯镁锭的质量百分比为:45.32-48.29%Zn，36.47-57.05%Mg~Gd中间合金，余量为镁锭。
[0014]本发明的特点及有益效果在于:
(1)本发明中的Mg-Zn-Gd准晶相具有准周期性排列，熔体内部具有原子团簇，能够为形成非晶合金提供合具有一定研究基础的母合金。
[0015](2)本发明通过优化制备工艺和组分配比，制备出Mg-Zn-Gd镁合金的非晶合金薄带。揭示Mg-Zn-Gd准晶合金的熔体中原子团簇的存在，为研究准晶熔体结构提供可行性方案。
[0016](3)本发明所得的Mg-Zn-Gd合金非晶合金薄带试样，具有明显的差热分析放热峰，和X射线衍射非晶的馒头峰。
【附图说明】
[0017]图1为实施例3制备的Mg-Zn-Gd准晶合金的局部放大图及准晶成分表。
[0018]图2为制备的Mg-Zn-Gd合金淬态薄带的实物图。
[0019]图3为快速凝固实验装置图。
[0020]图4 (a)是制备的Mg-Zn-Gd合金及其淬态薄带的X射线衍射图谱，(b)是制备的Mg-Zn-Gd合金淬态薄带差热分析图谱。
[0021]图5是制备的Mg-Zn-Gd合金及其淬态薄带的腐蚀电压、腐蚀电流密度及硬度数据。
【具体实施方式】
[0022]下面通过实施例和对比例对本发明由Mg-Zn-Gd准晶合金母合金制备非晶合金薄带的制备方法做进一步说明。
[0023]实施例1
一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的制备方法，其特征在于，有以下质量百分含量为:Zn 48.29%，Gd 11.61%，余量为 Mg。
[0024]1)制备Mg-Zn-Gd准晶中间合金:
按配比准备好镁锭、锌锭和Mg-Gd中间合金为原料，将炉温升至710°C，把镁锭的放入石墨坩祸中，然后把粘土石墨坩祸放入充满SF6-C(V混合气体的电阻炉中，待镁锭熔化后加入Mg-Gd中间合金，最后在Mg-Gd中间合金熔化后加入锌锭，待锌锭熔化后保温15min，然后缓慢晃动石墨坩祸1 min，放入炉中静置2 min，浇入金属型模具中，获得成分均匀的Mg-Zn-Gd准晶中间合金；
2)恪炼Mg-Zn-Gd母合金及快速凝固形成非晶合金薄带试样
将Mg-Zn-Gd准晶母合金切割成小块，取5%石英管体积的试样，放入内径为8 mm ;下端圆形开口直径为0.4 _的玻璃管内，将石英玻璃管装配到高真空单辊旋淬设备；先用机械栗预抽低真空至4.8 Pa以下，然后用分子栗抽高真空至1.0X10 3 Pa，反充高纯氩气后，控制管内和腔内的气压差为0.04 MPa;以1000 r/min速度使周长为50cm铜棍转动起来，将母合金感应加热成500°C的合金熔体，利用气压差将合金熔体喷射到高速旋转的铜辊表面，瞬间凝固成型，即可得到合金淬态薄带。
[0025]获得合金微观特征参数见图4，合金性能见图5。
[0026]实施例2
1、一种由Mg-Zn-Gd准晶合金制备非晶合金薄带的技术及其特性，其特征在于，有以下质量百分含量为:Zn 46.73%，Gd 14.99%，余量为Mg。
[0027]采取以下步骤制得:
1)制备Mg-Zn-Gd准晶中间合金:
按配比准备好镁锭、锌锭和Mg-Gd中间合金为原料，将炉温升至720°C，把镁锭的放入石墨坩祸中，然后把粘土石墨坩祸放入充满SF6-C(V混合气体的电阻炉中，待镁锭熔化后加入Mg-Gd中间合金，最后在Mg-Gd中间合金熔化后加入锌锭，待锌熔化后保温30 min,然后缓慢晃动石墨坩祸2 min，放入炉中静置3 min，浇入金