專利名稱：一種含Be鎂基非晶復合材料的制作方法
—種含Be鎂基非晶復合材料技術領域
本發明屬于非晶復合材料技術領域，具體涉及一種具有長周期結構的含Be鎂基非晶復合材料。
背景技術：
鎂是密排六方晶體結構，其堆垛原子序為AB兩層堆垛結構，而所謂的鎂合金長周期堆垛結構就是比兩層原子堆垛序更長的堆垛序，如6H(ABCBCB’)，lOH(ABACBCBCAC)，14H(ACBCBABABABCBC)，18R(其序列為 ABABABCACACABCBCBC)和 24R(ABABABABCACACACABCBCBCBC) (H表示六面結構，R表示菱面結構，前面的數字為堆跺層數)。
1994年，Lu o等在Mg-Zn-Y合金中首次報道了 18R長周期結構。2001年，Kawamura等通過快速凝固/粉末冶金的方法制備出了屈服強度超過600MPa，延伸率5%的Mg97ZnlY2(原子百分數，下同)合金，并且該合金還具有優異的高溫屈服強度和高應變速率下的超塑性，這使得對長周期結構增強鎂合金的研究變為一個焦點。2004年Kawamura等又制備出屈服強度達到375MPa，延伸率到達4%的擠壓態長周期結構增強Mg97ZnY2。2005年Matsuura等在快速凝固的Mg98Cu1Y1條帶中發現了非晶和14H的長周期結構，這把存在長周期結構的合金系由Mg-Zn-Y系擴展到Mg-Cu-Y系。2006年，惠希東等用水冷銅模鑄造法成功制備出了 6H長周期結構增強鎂基塊體非晶，其壓縮應變量到達18%，壓縮斷裂強度到達1.2GPa。2008年，Itoi等水冷銅模制備的Mg-N1-Y合金中發現18R的長周期結構。
目前的研究發現，長周期結構增強鎂合金可以根據長周期的形成條件分為兩類，第一種類型包括Mg-Y-Zn、Mg-Dy-Zn、Mg-Ho-Zn和Mg-Er-Zn等合金系，這些合金系中的長周期結構是在凝固過程中形成的，長周期結構的類型為18R，但通過高溫退火，其18R結構基本轉變為14H。第二種類型包括Mg-Gd-ZruMg-Tb-Zn和Mg-Tm-Zn等合金系，在其鑄態中不存在長周期結構或者比較少，通過高溫退火后14H長周期結構從基體Mg過飽和固溶體中析出。另外還發現在 Mg-RE-Zn/Cu (Mg-Gd-Zn、Mg-Sm-Zn、Mg-Er-Zn 等)合金中也形成了 6H、10H、14H、18R和24R這5種不同類型的LPSO結構，從而使該LPSO結構成為鎂合金研究領域的研究熱點課題。
本發明擬公開一種Mg-N1-Zn-Y-Be非晶復合材料，通過添加元素Be來改變具有長周期結構的鎂基非晶復合材料的原子排列結構。Be與Mg在固態甚至是液態下都不互溶，而且Be的原子尺寸很小，可以提高合金的熵值，所以Be元素的加入可以改變合金的結構，使合金的綜合力學性能都得到了一定程度的提高。發明內容
本發明提供一種含Be鎂基非晶復合材料，其目的是提高鎂基非晶復合材料的綜合力學性能，制備出具有室溫抗壓強度> 657MPa，應變率> 16.3%的非晶復合材料。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mga8iNi0.0sZn0.05Y0.06) 100-χβθχ , χ-1 6。
雜質元素及原子百分比為O彡0.002%。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡657MPa，應變率彡16.3%。
本發明通過添加Be元素，使鎂基非晶復合材料的原子結構發生變化，提高了合金的綜合力學性能。


:圖1 為(Mg0.81Ni0.08Zn0.05Y0.06) 95Be5 合金 2000 倍的 SEM 照片； 圖2為Mg81Ni8Zn5Y6合金2000倍的SEM照片； 圖3為(Mg0.81Ni0.08Zn0.05Y0.06) 95Be5合金和Mg81Ni8Zn5Y6合金的直徑為2mm試樣的應力應變曲線。
具體實施方式
: 本發明公開一種含Be鎂基非晶復合材料，具有較高的強度和良好的塑性，從而解決了鎂基非晶合金脆斷問題，為非晶復合材料的應用化提供了一條很有前景的途徑。
所述合金的組分及原子百分比為(Mg。.81Ni0.Q8Zn0.05Y0.06) 100-xBex (χ=Γ6),雜質元素及原子百分比為O彡0.002%。
上述非晶復合材料的特點是: 室溫抗壓強度彡657MPa，應變率彡16.3%。
本發明通過聯合加入具有強化作用的N1、Zn和Y元素，使它們與Mg形成Mg12ZnY長周期相。實驗表明，Mg12ZnY相長周期結構是由ABCBCB’堆跺的6H結構，其中A和B’是富含Zn和Y的原子層，其結構與理想的6H型鎂有差異，能提高非晶合金復合材料的綜合力學性能。添加Be元素的目的提高合金的熵，改變合金內部原子排列結構，進一步提高合金的力學性能。
上述含Be鎂基長周期非晶合金復合材料是通過以下步驟制備的: (1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg、99.9%的純N1、99.9%的純Cu、99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znatl5Yatl6) 1(ΚΙ_χΒθχ (χ=1 6)，雜質含量O 彡 0.002% ； (2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在 井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成圓柱試樣。
下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述，需要說明的是，本發明的保護范圍并不僅限于下述實施例。
實施例1: 一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.8iNi0.0sZn0.05Υ0.06) ggBei。
制備方法如下: (1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Ni,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znatl5Ya J99Be1，雜質含量O彡0.002% ； (2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為2mm的圓柱試樣。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡657MPa，應變率彡16.3%。
實施例2: 一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.8iNi0.0sZn0.05Υ0.06) 9sBe2。
制備方法如下: (1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Ni,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znaci5Yaci6)98Be2，雜質含量O彡0.002% ；(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為2mm的圓柱試樣。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡661MPa，應變率彡17%。
實施例3: 一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.8iNi0.0sZn0.05Y0.06) 97Be3。
制備方法如下: (1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Ni,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znaci5Yaci6)97Be3，雜質含量O彡0.002% ；(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為2mm的圓柱試樣。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡670MPa,應變率彡17.2%。
實施例4: 一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.8iNi0.0sZn0.05Y0.06) 96Be4。
制備方法如下: (1)配料:原料是純 度為99.9%的純Mg,99.9%的純Ni,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znaci5Yaci6)96Be4，雜質含量O彡0.002% ；(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為2mm的圓柱試樣。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡675MPa，應變率彡17.3%。
實施例5: 一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.8iNi0.0sZn0.05Y0.06) 9sBe5。
制備方法如下: (I)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Ni,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znaci5Yaci6)95Be5，雜質含量O彡0.002% ；(2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為2mm的圓柱試樣。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡689MPa，應變率彡18%。
圖1 為(Mg0.81Ni0.08Zn0.05Y0.06) 95Be5 合金 2000 倍的 SEM 照片； 圖2為Mg81Ni8Zn5Y6合金2000倍的SEM照片； 圖3為(Mg0.81Ni0.08Zn0.05Y0.06) 95Be5合金和Mg81Ni8Zn5Y6合金的直徑為2mm試樣的應力應變曲線。
實施例6: 一種含Be鎂基非晶合金復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.8iNi0.0sZn0.05Y0.06) 94Be6。
制備方法如下: (1)配料:原料是純度為99.9%的純Mg,99.9%的純Ni,99.9%的純Cu,99.9%的純Y和99.9%的純Be，各元素的原子百分比為(Mga81Niaci8Znaci5Yaci6)94Be6，雜質含量O彡0.002% ； (2)熔煉:首先用電弧爐將高熔點元素Cu、Y、Ni和Be熔煉成中間合金，在將中間合金和元素Mg用氮化硼坩堝在井式電阻爐中進行熔煉，利用N2和SF6混合氣體作為保護氣體； (3)澆鑄:將熔化的金屬液澆注成直徑為2mm的圓柱試樣。
鎂基非晶復合材料的室溫抗壓強度彡675MPa，應變率彡17%。
權利要求
1.一種含Be鎂基非晶復合材料，其特征在于:所述合金的組分及原子百分比為(Mga81Ni0.0sZn0.05Y0.06) 100_xBex , x-1 6。
2.根據權利要求1所述一種含Be鎂基非晶復合材料，其特征在于:雜質元素及質量百分比為O彡0.002%。
3.根據權利要求1所述一種含Be鎂基非晶復合材料，其特征在于:鎂基非晶合金復合材料的室溫抗壓強度≥657MPa，應變率≥16.3%。
全文摘要
一種含Be鎂基非晶復合材料，其特征在于所述合金的組分及原子百分比為(Mg0.81Ni0.08Zn0.05Y0.06)100-xBex(x=1~6)，雜質元素及原子百分比為O≤0.002%。本發明通過聯合加入Ni、Zn和Y元素，以形成長周期相；加入Be元素的目的是提高合金的熵，改變合金內部原子排列結構。與現有的鎂基非晶復合材料相比，本發明復合材料具有良好的綜合力學性能，解決了鎂基非晶合金的脆斷問題，為非晶合金復合材料的實用化提供了一條很有前景的途徑。
文檔編號C22C45/00GK103160759SQ20111040713
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者尤俊華, 邱克強, 任英磊, 李慶豐, 王琳 申請人:沈陽工業大學