[其他]非晶態(tài)金屬合金制品和它的固態(tài)復(fù)合/還原反應(yīng)合成法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86102705
• 申請(qǐng)日: 1986-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86102705A
• 公開(kāi)（公告）日: 1986-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·A·坦霍弗;羅伯特·K·格拉塞利;理查德·S·亨德森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 標(biāo)準(zhǔn)石油公司
• 主分類號(hào): C22C1/00
• 分類號(hào): C22C1/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理有限公司
• 代理人: 劉元金,盧新華

本發(fā)明涉及非晶態(tài)金屬合金制品和通過(guò)固態(tài)反應(yīng)制備這類合金的新方法。更明確地說(shuō)，本發(fā)明涉及通過(guò)含金屬的化合物的復(fù)合和化學(xué)還原或熱還原的方法來(lái)復(fù)合和合成非晶態(tài)金屬合金制品。

非晶態(tài)金屬合金材料由于具有許多特別適合于技術(shù)應(yīng)用的力學(xué)、化學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的最佳配合，近年來(lái)變得令人感興趣。非晶態(tài)金屬材料的性能舉例如下：

-均勻的電子結(jié)構(gòu)，

-成份可變的性質(zhì)，

-高硬度和強(qiáng)度，

-柔韌性，

-軟磁性能和鐵電性能，

-極高的抗腐蝕性能和抗磨損能力，

-稀有的合金組成，以及

-高的抗輻照損傷能力。

其中特別使人感興趣的是具有高軟磁性能、鐵電性能和抗腐蝕性能的非晶態(tài)合金。這類材料很適合于生產(chǎn)高效率輸電變壓器和電動(dòng)機(jī)繞組。

非晶態(tài)金屬合金材料性能的最佳配合起因于非晶態(tài)材料的無(wú)序態(tài)原子結(jié)構(gòu)，它確保了材料是化學(xué)均勻的，并且不存在那些限制晶態(tài)材料性能的像位錯(cuò)和晶界一類的廣延性缺陷。非晶狀態(tài)的特征在于它缺少長(zhǎng)程周期性，而結(jié)晶狀態(tài)的特征則是它的長(zhǎng)程周期性。

通常，非晶態(tài)材料的室溫穩(wěn)定性取決于對(duì)晶核長(zhǎng)大的各種動(dòng)力學(xué)勢(shì)壘和阻礙形成穩(wěn)定晶核的成核勢(shì)壘。如果將要制備成非晶狀態(tài)的材料首先加熱到熔融狀態(tài)，然后快速淬火或冷卻，以一個(gè)快到足以防止有明顯晶核出現(xiàn)的冷卻速度通過(guò)晶體成核的溫度區(qū)間，則一般存在這樣的勢(shì)壘。這種冷卻速度為10⁶℃/秒的數(shù)量級(jí)。快速冷卻顯著地增加熔融合金的粘滯性并迅速地降低原子能夠擴(kuò)散的程長(zhǎng)。這樣就有防止晶核形成的功效，并且形成一種亞穩(wěn)的或非晶狀態(tài)的相。

能夠提供這種冷卻速度的方法包括濺射、真空蒸發(fā)，等離子體噴濺和直接由液態(tài)淬火。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，用一種方法制備的合金往往不能同樣地用另一種方法制備出來(lái)，盡管成形的途徑在理論上是相同的。

直接由液態(tài)淬火的方法在工業(yè)上已獲得了最大的成功，因?yàn)橐延卸喾N合金可以用這種工藝制成各種形式，例如，薄膜，薄帶和細(xì)絲。chen等人的美國(guó)專利3856513描述了由金屬直接淬火法制備的許多新型金屬合金制品，并對(duì)這種方法進(jìn)行了一般性討論。Chen等人描述了使合金制品由其熔點(diǎn)以上溫度快速冷卻而制備的若干磁性非晶態(tài)合金。將熔融金屬流導(dǎo)入保持處于室溫的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)輥的輥縫，X射線衍射測(cè)量表明，所獲得的帶狀淬火金屬本質(zhì)上是非晶狀態(tài)的，它是韌性的，并且具有350000磅/英寸²左右的拉伸強(qiáng)度。

Ray等人的美國(guó)專利4036638描述了鐵或鈷與硼的若干非晶態(tài)二元合金。申請(qǐng)專利的非晶態(tài)合金是用真空熔鑄法制成的，其中熔融合金在100毫托左右的部分真空下經(jīng)由一個(gè)噴嘴射向一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓柱體。這樣制得的非晶態(tài)合金是連續(xù)的薄帶，并且都呈現(xiàn)出高的機(jī)械強(qiáng)度和延展性。

基本上所有由熔體快速冷卻形成的非晶態(tài)薄膜和薄帶的厚度都受材料的傳熱速度所限制。通常，這種薄膜的厚度小于50微米。Chen等人和Ray等人已公開(kāi)的那些材料就屬于能用這種方法制備的少數(shù)幾種材料。

Lashmore和Weinroth在“Plating????and????Surface????Fishing”，72（1982年八月）發(fā)表了用電沉積法制備非晶態(tài)金屬合金材料的文章。這些材料包括Co-P，Ni-P、Co-Re和Co-W制品。但是，如此制得的合金是不均勻的，因而應(yīng)用非常有限。

上述生產(chǎn)非晶態(tài)金屬合金的先有技術(shù)取決于對(duì)固化過(guò)程動(dòng)力學(xué)的控制，取決于在固化過(guò)程中通過(guò)快速散熱對(duì)由液態(tài)（熔融態(tài)）或汽態(tài)制備合金的控制。最近，不用快速散熱的方法也合成了一種非晶態(tài)金屬合金制品。Yeh等人報(bào)導(dǎo)了通過(guò)有控制地引入氫氣，能使薄膜狀亞穩(wěn)態(tài)結(jié)晶化合物Zr₃Rh轉(zhuǎn)變?yōu)楸∧罘蔷B(tài)金屬合金（Appl-ied Physics Letter 42（3）卷，242-244頁(yè)，1983年2月1日）。這種非晶態(tài)金屬合金的近似組成為Zr₃RhH_5.5。

Yeh等人確定了作為通過(guò)固態(tài)反應(yīng)形成非晶態(tài)合金先決條件的三點(diǎn)要求：至少是一個(gè)三組元系統(tǒng)，兩類原子的原子擴(kuò)散速度有大的差別，不存在另一種作為最終狀態(tài)的多型性晶態(tài)產(chǎn)物。因此，Yeh等人指出，對(duì)于非晶態(tài)金屬合金材料的合成，固態(tài)反應(yīng)的應(yīng)用是有限制的。