一种非晶形成能力优异的La基非晶合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种非晶形成能力优异的La基非晶合金及其制备方法，其特征在于，所述La基非晶合金的组成为：La

说明书

技术领域

本发明涉及非晶合金，具体提供一种La基非晶合金及其制备方法。

背景技术

大块非晶合金因其优异的综合性能及广泛的应用前景而成为研究热点，但是，如何制备大尺寸的非晶合金仍是工业化应用面临的主要难题。液态合金冷却时原子倾向于规则排列，足够大的冷却速度才能保证原子保持长程无序状态，尺寸过大会减小冷却速度，导致非晶合金难以形成。稀土基块体非晶合金具有较好的非晶形成能力，且制备过程对氧不敏感，工艺条件不苛刻。同时，稀土基非晶合金还有优异的综合性能，如较低的熔点，较宽的过冷液体区间，特殊的硬磁性能，超塑性和热塑性以及相对高的强度和延展性等。因此，稀土基非晶合金在工业应用方面具有较大潜力。

我国稀土金属资源丰富，La在稀土元素中含量仅次于铈。关于La基大块非晶合金的研究已有许多报道，采用铜模浇铸法获得的La-Cu-Ni-Al四元非晶合金最大直径可达12mm，成分为La₅₅Al₂₅Ni₁₀Cu₅Co₅的非晶合金尺寸最大为9mm。杨滨等人采用喷射沉积成形的方法也制备出了大块La基非晶合金(直径12mm,厚度5mm的非晶合金涂层),但由于该技术自身特点和非晶凝固时粘滞系数急剧增加，制得的非晶合金具有熔滴边界、疏松、孔洞等缺陷，从而影响力学性能。

本发明提供了一种分子式为La_aCo_bAl_c的非晶合金及其制备方法，其中a、b、c为原子百分比。此非晶合金仅为三元合金体系，却具有非常好的非晶形成能力，同时具有优异的综合性能。更重要的是，该非晶合金可采用低成本的工业级原料制备且制备工艺相对简单。因此，该La基非晶合金大规模工业化应用的前景十分广阔。

发明内容

本发明提供了一种La基非晶合金及其制备方法，其优势在于：一方面，此种非晶合金采用工业级纯度的金属，成本较低；另一方面，这种非晶合金具有良好的形成能力，且制备过程中对氧含量不敏感，具有良好的工业化应用前景。

一种La基非晶合金，该合金的组成为：La_aCo_bAl_c，a、b、c为原子百分比，其中：60≤a≤80，10≤b≤30，10≤c≤30。以合金总体积为准，该La基非晶合金在浇铸成为直径大于等于8mm、长度为60mm的棒状样品时，其非晶含量为30％至99％。

本发明所述La基非晶合金，其特征在于：a、b、c(原子百分比)的优选取值范围为：66≤a≤76，12≤b≤22，12≤c≤22。以合金总体积为准，该La基非晶合金在浇铸成为直径大于等于12mm、长度为60mm的棒状样品时，其非晶含量大于50％。

本发明还提供了所述La基非晶合金的制备方法，其特征在于：首先，按照非晶合金的原子百分比称取各组分进行配置；然后，在保护气体气氛下通过电弧熔炼的方法制备所需成分的母合金锭，合金的熔炼温度>2000℃，熔炼时间大于30秒，反复熔炼至少6次；最后，通过铜模浇铸的方法获得所述非晶合金。

本发明所述的La基非晶合金制备方法，其特征在于：制备非晶合金的原料纯度＞97％即可，采用工业级金属La；另外，该非晶合金易于制作，对真空条件的要求不高，一般情况下保持在真空度为0.1-1000帕即可，熔炼保护气体为惰性气体，合金熔炼后冷却至非晶态，冷却速度优选大于10K/s。在同时满足低成本及低真空度的条件下，该非晶合金仍具有良好的形成能力及机械性能，易于实现工业化生产，应用前景广阔。

具体实施方式

以下实例所用原料纯度＞97％，氩气纯度＞97％。

实施例1

成分：La₆₈Co₁₇Al₁₅

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至0.1帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2000℃，反复熔炼6次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ14×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为95％。

实施例2

成分：La₆₆Co₁₂Al₂₂

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至5帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2000℃，反复熔炼6次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ12×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为90％。

实施例3

成分：La₆₀Co₁₀Al₃₀

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至0.1帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2000℃，反复熔炼8次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ8×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为40％。

实施例4

成分：La₈₀Co₁₀Al₁₀

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至5帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2000℃，反复熔炼6次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ10×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为70％。

实施例5

成分：La₆₆Co₂₂Al₁₂

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至0.1帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2000℃，反复熔炼8次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ12×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为80％。

实施例6

成分：La₇₆Co₁₂Al₁₂

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至0.1帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2200℃，反复熔炼8次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ12×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为90％。

实施例7

成分：La₆₀Co₃₀Al₁₀

按照成分的原子百分比称取各原料进行配置，真空抽至0.1帕；然后在氩气气氛下熔炼原料，熔炼温度为2000℃，反复熔炼8次；最后将熔体浇铸进入模具中，获得尺寸为Φ8×60mm的棒状样品，其非晶占体积百分数为50％。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。