一種Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及非晶態合金領域，具體涉及一系列具有優異玻璃化形成能力的 Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金。
【背景技術】
[0002] 非晶合金是上個世紀60年代以來開發的一種新型金屬材料，與晶態合金相比較， 非晶合金因為具有優異的力學性能、磁學性能以及生物兼容性，從而受到了廣泛關注，被認 為具有良好的應用潛力。
[0003] 自從1989年La-Al-Ni非晶棒材被成功制備以來，稀土基非晶合金因其科研和技 術領域的重要性而獲得廣泛關注，Ce、La、Er、Dy、Sm、Y等一大批稀土基非晶合金被制備出 來。在這些稀土基非晶合金中，Ce基非晶合金因其極低的玻璃化轉變溫度被認為是研宄玻 璃化轉變和金屬熔體的理想材料。
[0004] Ce基塊體非晶合金主要成分是稀土元素，性能優異，成本與其他貴金屬塊體非晶 合金相比有很大優勢，而且，中國的稀土蘊藏量和產量在世界上都是排第一位。因此，開發 Ce基非晶合金的研宄對于充分發揮我國的資源優勢以及提升稀土資源的利用效益都有重 要的意義。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是制備出一系列具有優異玻璃化形成能力的Ce-Ga-Ni系大塊非晶 合金。
[0006] 本發明采用如下技術方案：
[0007] 本發明的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金，其特點在于：其組成為Ce6(lGa xNi4(l_x， 10 彡 X 彡 19 ;或為 Ce65GaxNi35_x，9 彡 X 彡 19 ;或為 Ce7QGaxNi3Q_x，11 彡 X 彡 17 ;
[0008] 其中X是Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金中Ga元素的原子百分數。
[0009] 本發明的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金，其特點在于：所述的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合 金所用合金原材料Ce純度為99. OOwt. %，其余的原材料純度均不低于99. 9wt. %。
[0010] 所述的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金完全非晶態尺寸的范圍為l-3mm。
[0011] 上述的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金的具體制備過程如下：
[0012] 1、母合金的制備：按照上述的組份進行配料，然后在高純Ar氣氛保護下，用真空 電弧爐熔煉，為了保證合金成分的成分均勻，母合金在爐內配合電磁攪拌，反復翻轉熔煉4 次以上。
[0013] 2、吸鑄：將步驟1制得的母合金鑄錠重新熔化，利用真空電弧爐中的吸鑄裝置，將 母合金吸鑄到圓柱形水冷銅模中。
[0014] 上述Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金米用水冷銅板吸鑄法制備，所用設備型號為：WK系 列非自耗真空電弧熔煉爐，物科光電，中國（北京）。
[0015] 上述Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金的非晶特性采用X射線衍射法（XRD)檢測，所用型 號為：X' Pert Pro MPD X射線衍射儀，帕納科（Panalytical)，荷蘭。
[0016] 上述Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金的熱力學性能采用差示掃描量熱法（DSC)獲得，所 用設備型號為：DSC 8000,帕金埃爾默（Perkin Elmer)，美國。
[0017] 本發明有益效果體現在：
[0018] 本發明的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金在較寬的成分范圍內均表現出優異的玻璃化 形成能力和熱穩定性；本發明進一步拓寬了 Ce基大塊非晶合金的成分體系，有助于Ce基非 晶合金的更廣泛應用。
【附圖說明】
[0019] 圖1為實施例1制備的合金的XRD圖；
[0020] 圖2為實施例1制備的合金的DSC曲線，加熱速率20K/min ;
[0021] 圖3為實施例1制備的合金的熔化曲線，加熱速率為20K/min。
[0022] 圖4為實施例2制備的合金的XRD圖；
[0023] 圖5為實施例2制備的合金的DSC曲線，加熱速率20K/min ;
[0024] 圖6為實施例2制備的合金的熔化曲線，加熱速率為20K/min。
[0025] 圖7為實施例3制備的合金的XRD圖；
[0026] 圖8為實施例3制備的合金的DSC曲線，加熱速率20K/min ;
[0027] 圖9為實施例3制備的合金的熔化曲線，加熱速率為20K/min。
【具體實施方式】
[0028] Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金的制備和表征步驟為：
[0029] 步驟 1 :配制成分為 Ce6(lGaxNi4(l_x (10 彡 X 彡 19)，Ce65GaxNi35_x (9 彡 X 彡 19)和 Ce7QGaxNi3(l_x(ll彡X彡17)的母合金，其中X為Ga元素的原子百分數。
[0030] 步驟2 :將母合金鑄錠重新熔化，采用真空銅模水冷吸鑄裝置將母合金吸鑄成不 同直徑的大塊非晶合金棒。
[0031] 步驟3 :用X射線衍射法表征步驟2所得樣品的結構。
[0032] 步驟4 :用差示掃描量熱儀測得步驟2所得樣品的熱力學參數。
[0033] 實施例1 :Ce6QGaxNi4(l_x(10彡X彡19)大塊非晶合金的制備，其中X為Ga元素的原 子百分數。
[0034] 步驟1 :用純度為99. OOwt. %的Ce和純度不低于99. 9wt. %的Ga和Ni，配制成分 為Ce6(lGaxNi4(l_ x(10<x< 19)的合金，然后在高純Ar氣氛保護下，用真空電弧爐熔煉，為了 保證合金成分的成分均勻，母合金在爐內配合電磁攪拌，反復翻轉熔煉4次以上，冷卻后得 到母合金鑄錠。
[0035] 步驟2 :將步驟1制得的母合金鑄錠重新熔化，利用真空電弧爐中的吸鑄裝置， 將母合金吸鑄到圓柱形水冷銅模中，得到2mm的Ce6(lGa 1(lNi3(l、2mm的Ce6(lGanNi29、3mm的 Ce60Ga12Ni28、2mm 的 Ce60Ga13Ni27、2mm 的 Ce60Ga14Ni26、3mm 的 Ce60Ga15Ni25、2mm 的 Ce60Ga16Ni;^ 2mm 的 Ce60Ga17Ni23、2mm 的 Ce60Ga18Ni2i^Pl 2mm 的 Ce 60Ga19Ni21 合金棒材。
[0036] 步驟3 :用X射線衍射法表征這些合金的結構，結果如圖1所示，合金的XRD譜線 上僅存唯一的寬而彌散的饅頭峰，沒有看到明顯與晶體相相對應的衍射峰存在，這是非晶 合金的典型特征，可以斷定這些合金為完全的非晶態組織。
[0037] 步驟4 :用差示掃描量熱法獲得測定樣品的熱力學參數，加熱速率為20K/min。DSC 曲線如圖2所示，相應的恪化曲線如圖3所示，各熱力學參數如表1所示。
[0038] 實施例2 :Ce65GaxNi35_x(9 < X < 19)大塊非晶合金的制備，其中X為Ga元素的原 子百分數。
[0039] 步驟1 :用純度為99. OOwt. %的Ce和純度不低于99. 9wt. %的Ga和Ni，配制成分 為Ce65GaxNi35_ x(9彡X彡19)的合金，然后在高純Ar氣氛保護下，用真空電弧爐熔煉，為了 保證合金成分的成分均勻，母合金在爐內配合電磁攪拌，反復翻轉熔煉4次以上，冷卻后得 到母合金鑄錠。
[0040] 步驟2 :將步驟1制得的母合金鑄錠重新熔化，利用真空電弧爐中的吸鑄裝置， 將母合金吸鑄到圓柱形水冷銅模中，得到Imm的Ce65Ga 9Ni26Umm的Ce65Ga1(lNi25、3mm的 Ce65GanNi24、3mm 的 Ce65Ga12Ni23、2mm 的 Ce65Ga13Ni22、3mm 的 Ce65Ga14Ni21、2mm 的 Ce65Ga15Ni20' 2mm 的 Ce65Ga16Ni19、2mm 的 Ce65Ga17Ni18、3mm 的 Ce65Ga18Ni1JP Imm 的 Ce 65Ga19Ni16合金棒材。
[0041] 步驟3 :用X射線衍射法表征這些合金的結構，結果如圖4所示，合金的XRD譜線 上僅存唯一的寬而彌散的饅頭峰，沒有看到明顯與晶體相相對應的衍射峰存在，這是非晶 合金的典型特征，可以斷定這些合金為完全的非晶態組織。
[0042] 步驟4 :用差示掃描量熱法獲得測定樣品的熱力學參數，加熱速率為20K/min。DSC 曲線如圖5所示，相應的恪化曲線如圖6所示，各熱力學參數如表1所示。
[0043] 實施例3 :Ce7QGaxNi3(l_x(ll彡X彡17)大塊非晶合金的制備，其中X為Ga元素的原 子百分數。
[0044] 步驟1 :用純度為99. OOwt. %的Ce和純度不低于99. 9wt. %的Ga和Ni，配制成分 為Ce7tlGaxNiix (11彡X彡17)的合金，然后在高純Ar氣氛保護下，用真空電弧爐熔煉，為了 保證合金成分的成分均勻，母合金在爐內配合電磁攪拌，反復翻轉熔煉4次以上，冷卻后得 到母合金鑄錠。
[0045] 步驟2 :將步驟1制得的母合金鑄錠重新熔化，利用真空電弧爐中的吸鑄裝置， 將母合金吸鑄到圓柱形水冷銅模中，得到Imm的Ce7tlGa 11Ni19Jmm的Ce7tlGa12Ni18Umm的 Ce70Ga13Ni17'3mm 的 Ce7tlGa14Ni16'2mm 的 Ce7tlGa15Ni15'Imm 的 Ce7tlGa16Ni1JP Imm 的 Ce 7(lGa17Ni13 合金棒材。
[0046] 步驟3 :用X射線衍射法表征這些合金的結構，結果如圖7所示，合金的XRD譜線 上僅存唯一的寬而彌散的饅頭峰，沒有看到明顯與晶體相相對應的衍射峰存在，這是非晶 合金的典型特征，可以斷定這些合金為完全的非晶態組織。
[0047] 步驟4 :用差示掃描量熱法獲得測定樣品的熱力學參數，加熱速率為20K/min。DSC 曲線如圖8所示，相應的恪化曲線如圖9所示，各熱力學參數如表1所示。
[0048] 表1實施例1-3的合金的熱力學參數
[0049]
【主權項】
1. 一種Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金，其特征在于：其組成為Ce 6(lGaxNi4(l_x，10彡x彡19 ; 或為 Ce65GaxNi35_x，9 彡X彡 19 ;或為 Ce7QGaxNi3Q_x，11 彡X彡 17 ; 其中X是Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金中Ga元素的原子百分數。
2. 根據權利要求1所述的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金，其特征在于：所述的Ce-Ga-Ni 系大塊非晶合金所用合金原材料Ce純度為99. OOwt. %，其余的原材料純度均不低于 99. 9wt. %〇
3. 根據權利要求1或2所述的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金，其特征在于：所述的 Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金完全非晶態尺寸的范圍為l-3mm。
【專利摘要】本發明公開了一種Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金，其特征在于Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金的成分為：Ce60GaxNi40-x(10≤x≤19)、Ce65GaxNi35-x(9≤x≤19)或Ce70GaxNi30-x(11≤x≤17)，其中x為Ga元素的原子百分數。本發明的Ce-Ga-Ni系大塊非晶合金在較寬的成分范圍內均表現出優異的玻璃化形成能力和熱穩定性。本發明進一步拓寬了Ce基大塊非晶合金的成分體系，有助于Ce基非晶合金的更廣泛應用。
【IPC分類】C22C45-00
【公開號】CN104862617
【申請號】CN201510346146
【發明人】張博, 朱振西, 李寧
【申請人】合肥工業大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月19日