| JP08333660 | IRON-BASE METALLIC GLASS ALLOY |
| JP60177455 | PHOTOMAGNETIC RECORDING MEDIUM FOR CURIE POINT WRITING |
| JP2009221557 | METALLIC GLASS AND METALLIC MEMBER |
李运春 (中国广东省深圳市坪山新区比亚迪路3009号, Guangdong 8, 518118, CN)
比亚迪股份有限公司 (中国广东省深圳市坪山新区比亚迪路3009号, Guangdong 8, 518118, CN)
LI, Yunchun (No.3009 BYD Road, PingshanShenzhen, Guangdong 8, 518118, CN)
| 权利要求书 1、 一种非晶合金压铸件的热处理方法， 其特征在于， 对非晶合金压铸件进 行时效处理， 时效处理的温度为 0.5 Tg-0.6Tg, 时间为 10min-24h。 2、 根据权利要求 1所述的非晶合金压铸件的热处理方法， 其特征在于， 所 述非晶合金压铸件釆用真空、 低速的压铸方式成型， 压强为 50-200Pa, 压铸速率 为 3-5m/s; 非晶合金压铸件的厚度为 0.5mm-2mm。 3、 根据权利要求 1所述的非晶合金压铸件的热处理方法， 其特征在于， 所 述时效处理在 0.1-0.5MPa的正压环境下进行。 4、 根据权利要求 1-3任意一项所述的非晶合金压铸件的热处理方法， 其特 征在于， 所述非晶合金压铸件的厚度为 1.0-1.5mm , 时效处理的温度为 0.53~0.57Tg, 时间为 30~60min。 5、 根据权利要求 1-3任意一项所述的非晶合金压铸件的热处理方法， 其特 征在于， 所述非晶合金压铸件为锆基非晶合金压铸件， 其组成如下通式所示： (Zri-xTix)a(Cui-yNiy)bAlcMd, 其中， M为 Be、 Y、 Sc、 La中的一种或几种， 38<a<65 , 0<x<0.35 , 0<y<0.75 , 20<b<40 , 0<c<15 , 0<d<30 ,且 a + b + c + d = 100。 6、 一种非晶合金压铸件， 其特征在于， 所述非晶合金压铸件为锆基非晶合 金压铸件， 釆用如权利要求 1-5任意一项所述的热处理方法进行热处理。 7、 根据权利要求 6所述的非晶合金压铸件， 其特征在于， 所述锆基非晶合 金压铸件的组成为（Zr1-xTix)a(Cu1-y Niy)bAlcMd, 式中， M为 Be、 Y、 Sc、 La中的 一种或几种， 38<a<65 , 0<x<0.45 , 0<y<0.75 , 20<b<40 , 0<c<15 , 0<d<30, 且 a + b + c + d = 100。 8、 根据权利要求 7所述的非晶合金压铸件， 其特征在于， 所述锆基非晶合 金压铸件的组成为： Zr55Al15Cu25Ni5、 Zr41Ti14Cu15Ni1C)Be20。 9、 根据权利要求 6所述的非晶合金压铸件， 其特征在于， 所述非晶合金压 铸件的厚度为 0.5mm-2mm。 |
本发明涉及非晶合金的制造领域， 具体来说， 涉及一种非晶合金压铸件及其 热处理方法。 背景技术
对非晶合金的大量研究证实， 非晶合金中不存在晶界、 位错、 层错等晶体缺 陷， 非晶合金具有传统的晶态金属所不具有的诸多 优良性能， 例如： 良好的耐腐 蚀性、 耐磨性、 磁性能和电性能， 在电子、 机械、 化工、 国防等方面具有广泛的 应用前景。
在现有技术中， 大块非晶合金即金属玻璃的形成通常是将熔融 的金属合金以 较快的冷却速度冷却到玻璃转化温度以下， 在快冷过程中抑制了晶核的形成和长 大， 直接凝固形成一种结构上为长程无序的非晶态 合金。 通常我们将毫米尺寸的 非晶合金定义成大块非晶合金。 目前，大块非晶合金主要还处在实验室研究阶 段， 例如： 电弧炉熔炼吸铸法， 溶剂包敷法， 水淬法等， 利用高纯度的原料、 高真空 度、 急速冷却等苛刻环境得到较好性能的大块非晶 ， 成本高、 效率低， 不利于在 工业上推广应用。
因而， 一些大企业和科研院所将目光投向在常规条件 下能大规模生产的非晶 制备工艺， 非晶压铸是其中最有前景的一个方向。 然而， 现有的制备方法和条件 下所制备的大块非晶合金压铸件往往性能波动 大， 严重制约非晶合金压铸件的应 用推广。
中国发明专利申请（公开号为 CN101550521A )公开了一种稀土基块体非晶 合金及其复合材料， 该复合材料是在该块体非晶基础上通过热处理 而得； 所述热 处理过程是将非晶合金放入退火炉中， 在真空为 l(T 3 Pa下， 在样品的过冷温度区 间内等温退火， 所述的退火温度为 325-650°C ; 釆用这种热处理方法所制备的复 合材料具有良好的热稳定性、 较高的电阻， 优良的软磁性能及过冷液相区优越的 加工处理能力， 然而， 这种热处理利用相对高的退火温度（在过冷液 相区， 高于 玻璃化转变温度 Tg ) , 会使得非晶合金部分晶化。 发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术 中， 大块非晶合金的制备工艺 复杂， 而釆用压铸成型大块非晶合金压铸件， 其性能波动大的缺点。
根据本发明的实施例， 本发明提供了一种非晶合金压铸件的热处理方 法， 将 非晶合金压铸件进行时效处理， 时效处理的温度为 0.5 Tg-0.6Tg , 时间为 10min-24h。
在本发明的一个实施例中， 所述非晶合金压铸件釆用真空、 低速的压铸方式 成型， 压强为 50-200Pa , 压铸速率为 3-5m/s ; 非晶合金压铸件的厚度为 0.5mm-2mm„
在本发明的一些示例中， 所述时效处理在 0.1-0.5MPa的正压环境下进行。 在本发明的一些示例中， 所述非晶合金压铸件的厚度为 1.0-1.5mm, 时效处 理的温度为 0.53~0.57Tg, 时间为 30~60min。
根据本发明的实施例， 本发明还提供了一种非晶合金压铸件， 所述非晶合金 压铸件为锆基非晶合金压铸件， 釆用如上所述的热处理方法进行热处理。
其中， 所述锆基非晶合金压铸件的组成为 (Zr Ti x ) a (Cu Ni y ) b Al c M d , 式中， M为 Be、 Y、 Sc、 La中的一种或几种， 38<a<65 , 0<x<0.45 , 0<y<0.75 , 20<b<40, 0<c<15 , 0<d<30 , 且 a + b + c + d = 100。
本发明提供的非晶合金压铸件的热处理方法处 理后的非晶合金压铸件的抗 弯强度有所提高， 同时性能的波动性有所降低。 附图说明
本发明的上述和 /或附加的方面和优点从结合下面附图对实施 的描述中将 变得明显和容易理解， 其中：
图 1为本发明实施例 1的非晶合金压铸件样品 All、 Bll、 C11的 XRD衍射 图谱； 以及
图 2为本发明实施例 1的非晶合金压铸件样品 All、 Bl l、 C11的 DSC曲线 图。 具体实施方式
合金压铸件通常不做热处理， 因为常规的铝、 辞、 镁合金压铸件在高压、 高 速的压铸成型过程中， 不可避免地会将型腔中的空气夹裹在铸件内部 ， 形成皮下 气孔， 稍加热处理， 合金压铸件表面就会冒泡变形， 影响压铸件的性能和表观质 量。
但是， 与常规的铝、 辞、 镁合金压铸件不同的是， 非晶合金存在一个温度较 低的过冷液相区， 本发明的发明人结合非晶合金的这个特点， 通过对非晶合金压 铸件的大量试验证实： 在压铸过程中釆用真空 （压强为 50-200Pa )、 低速（压铸 速率为 3-5m/s )的压铸方式成型， 能够使非晶合金压铸件中卷入的气体比常规铝 辞镁合金要少得多； 同时， 压铸后在大气或正压环境中 （压强为 0.1-0.5MPa, 在 中高压的范围内）对非晶合金压铸件进行低温 热处理， 就可以有效避免常规合金 压铸件热处理时冒泡变形的风险。
根据上述研究发现， 发明人提出了一种非晶合金压铸件的热处理方 法： 步骤 1、 釆用真空、 低速的压铸方式成型非晶合金压铸件， 真空压强为 50-200Pa,压铸速率为 3-5m/s;所得非晶合金压铸件的厚度为 0.5mm-2mm,其中， 大部分非晶合金压铸件的厚度集中在 1.0mm-1.5mm。
步骤 2、 对上述非晶合金压铸件进行时效处理， 时效处理的温度为 0.5 Tg-0.6Tg, 时间为 10min-24h; 在本步骤中， Tg为玻璃化转化温度 K, 针对具体 的非晶合金压铸件通过 DSC进行测试可得到具体的数值， Tg的测试可通过现有 技术实现； 时效处理可以在大气或者正压环境下进行，优 选在 0.1-0.5MPa的正压 环境下进行时效处理， 有利于抑制了压铸件中的气体向表面扩散； 对于厚度为
1.0mm-1.5mm的非晶合金压铸件， 优选时效温度为 0.53 Tg-0.57Tg, 优选时效时 间为 30~60min, 随着非晶合金压铸件厚度的减少或增加， 时效温度可以适度降 低或升高， 热处理时间也可以适度缩短或延长， 但是需要保证时效处理的温度在 0.5 Tg-0.6Tg的范围内。
本发明的热处理方法处理后的压铸件没有晶化 ， 也没有出现表面冒泡现象， 并且在性能方面有所提高， 性能稳定性增强， 其原因在于： 1、 由于非晶合金压 铸件在成型后的冷却过程中， 各部位的冷却速度不一样， 导致局部的薄弱区或应 力集中点， 而通过本发明的低温时效处理（温度 0.5 Tg-0.6Tg ) 能够緩解或释放 集中的应力， 从而避免非晶合金在达到屈服点前就发生断裂 ， 材料性能提高， 稳 定性增加； 2、 非晶合金在真空 （压强为 50-200Pa )、 低速（压铸速率为 3-5m/s ) 下压铸成型， 由于非晶合金具有粘度大的特点， 压铸件中卷入的气体比常规的合 金压铸件少，在后续的时效处理时， 由于是在 0.1-0.5MPa的中高压环境下进行时 效处理， 有一定的正压抑制了压铸件中的气体向表面扩 散； 3、 非晶合金快速凝 固成型时， 微观组织处于高度无序的不稳定状态， 低温时效处理（玻璃转变温度 Tg以下时效属于低温时效， 本发明的时效温度为 0.5 Tg-0.6Tg )提供的能量不足 以使无序状态越过晶化势垒产生晶化， 却能促使高能无序状态组织越过亚稳态势 垒进入短程有序状态， 例如： 形成五次对称， 二十次对称等准晶， 该类短程有序 状态不能直接长大形成晶体， 需要重新融化成无序状态后才能结晶， 但是却能使 材料的稳定性增强， 性能波动性降低。 如图 2显示， 时效处理后的压铸件的晶化 峰面积增加 (晶化峰的面积越大表示该样品晶化后放出的 量越多， 晶体结构越 稳定）， 材料稳定性增加。
下面釆用实施例对本发明进行进一步详细地 描述。 这些实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。
下述实施例 1、 2的时效处理分别釆用典型的两种锆基非晶合 组分， 组成 为 Zr 55 Al 15 Cu 25 Ni 5 、 Zr 41 Ti 14 Cu 15 Ni 1Q Be 2Q , 是典型的具有优异非晶形成能力、 优异 力学性能和具有宽广过冷液相区的块体锆基非 晶合金体系， 以用于说明本发明的 时效处理对于锆基非晶合金的作用。
实施例 1
将高纯度的 Zr、 Al、 Cu、 Ni (纯度大于 99.0wt% )按化学计量配比进行电弧 熔炼， 然后在 Ar气氛下用铜模压铸， 压铸的条件为： 压强 150Pa, 压铸速率为 3m/s; 得到非晶合金压铸件样品 15件， 尺寸为 80*6*1.5mm, 标记为 A1-A15 , 其组成为 Zr 55 Al 15 Cu 25 Ni 5 ; 通过 DSC测试得到该合金的 Tg温度为 704K, 将该 15件的非晶合金压铸件样品 A1-A15分为三份。
其中， 第一份非晶合金压铸件样品 A1-A5, 不做时效处理。
第二份非晶合金压铸件样品 A6-A10在 0.2MPa的中高压环境中进行时效处 理， 时效温度为 0.53Tg ( 373K ), 时效时间为 1小时， 得到非晶合金压铸件样品 Bl-B5。
第三份非晶合金压铸件样品 A11-A15在 0.2MPa的中高压环境中进行时效处 理， 时效温度为 0.81Tg ( 573K ), 时效时间为 1小时， 得到非晶合金压铸件样品 Cl-C5。 性能测试
1 )、按照 GB/T14452-93的方法， 利用 CMT5105电子万能试验机， 对上述三 份非晶合金压铸件样品 Al-A5、 Bl-B5、 C1-C5分别进行三点弯曲断裂强度性能 测试， 测得抗弯强度， 计算出平均值和方差， 列于表 1中。
2 )、 XRD 分析： 分别将非晶合金压铸件样品 Al、 Bl、 CI 在型号为 D-MAX2200PC的 X射线粉末衍射仪上进行 XRD粉末衍射分析， 以判定合金是 否为非晶合金。 X射线粉末衍射的条件包括以铜靶辐射， 入射波长 λ=1.54060Α, 加速电压为 40千伏， 电流为 20毫安， 釆用步进扫描， 扫描步长为 0.04。， 结果如 图 1所示的 XRD衍射图谱， 从图 1中可以看出， Al、 B1具有非晶结构， 而 C1 为晶体结构， 有尖锐的衍射峰。
3 ) DSC测试： DSC测试的设备选用差热及热重分析仪 STA409, 坩埚选择 为 A1 2 0 3 (纯度： 99% ), 分别对非晶合金压铸件样品 Al、 Bl、 CI进行测试， 结 果如图 2所示的 DSC曲线图， 从图 2中可以看出， 经过 0.53Tg时效处理后的非 晶合金压铸件样品 B1的晶化峰面积增加， 材料稳定性增加。 表 1
实施例 2
将高纯度的 Zr、 Ti、 Cu、 Ni及 Be (纯度大于 99.0wt% )按化学计量配比进 行电弧熔炼， 然后在 Ar气氛下用铜模压铸， 压铸的条件为： 压强 120Pa, 压铸速 率为 4m/s; 得到非晶合金压铸件样品 15件， 尺寸 80*18*lmm, 标记为 D1-D15 , 其组成为 Zr 41 Ti 14 Cu 15 Ni 1() Be 2 Q, 通过 DSC测试得到该合金 Tg温度为 662K, 将该 15件非晶合金压铸件样品 D1-D15分为三份。
其中， 第一份非晶合金压铸件样品 D1-D5, 不做时效处理。
第二份非晶合金压铸件样品 D6-D10在 O.lMPa的大气环境中进行时效处理， 时效温度为 0.57Tg ( 377K ), 时效时间为 0.5小时， 得到非晶合金压铸件 El-E5。
第三份非晶合金压铸件样品 D11-D15 在 O.lMPa 的大气环境中进行时效处 理，时效温度为 0.47Tg( 311K ),时效时间为 0.5小时，得到非晶合金压铸件 Fl-F5。 性能测试： 利用 CMT5105电子万能试验机， 对上述三份非晶合金压铸件样品 Dl-D15、 El-E5、 F1-F5分别进行三点弯曲断裂强度性能测试， 测得抗弯强度， 计算出平均 值和方差， 列于表 2中。
表 2
试验结论： 从表 1 中可以看出， 经过 0.53Tg时效处理的非晶合金压铸件样 品 B1-B5 ,相较于未经过时效处理的非晶合金压铸件样 A1-A5 ,以及经过 0.81Tg 时效处理的非晶合金压铸件样品 B1-B5具有更高的抗弯强度和性能稳定性；从表 2中可以看出， 经过 0.57Tg时效处理的非晶合金压铸件样品 E1-E5 , 相较于未经 过时效处理的非晶合金压铸件样品 D1-D5 , 以及经过 0.47Tg时效处理的非晶合 金压铸件样品 F1-F5具有更高的抗弯强度和性能稳定性。 由上可知， 釆用本发明 的热处理方法得到的非晶合金压铸件具有较高 的抗弯强度和性能稳定性。
在本说明书的描述中， 参考术语 "一个实施例"、 "一些实施例"、 "示例"、 "具体示例"、 或 "一些示例" 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体 特 征、 结构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例 或示例中。 在本说明书 中， 对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的 实施例或示例。 而且， 描述的 具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例 或示例中以合适 的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例， 本领域的普通技术人员可以理解： 在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对 这些实施例进行多种变化、 修改、 替换和变型， 本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
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