[发明专利]一种铝基非晶合金复合材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种铝基非晶合金复合材料及其制备方法。

【背景技术】

非晶合金的结构是一种短程有序而长程无序的特殊结构，具备常规晶体很难具备的高强度、高硬度、高模量和高耐蚀性等优良性能，因此，近年来非晶合金作为金属材料研究领域的一个热门课题得到广泛关注。目前，制得的非晶合金，有涉及铝基非晶合金的，但普遍存在表面易被氧化，不耐酸碱服饰及磨损的问题。如果要在电子元器件，汽车零部件，化工，航空航天等领域有一定运用，需要进一步改进铝基非晶合金复合材料的性能。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种铝基非晶合金复合材料及其制备方法，制得的铝基非晶合金复合材料耐腐蚀、耐磨，且具有高强度和高硬度。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种铝基非晶合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)制备具有如下通式的铝基非晶合金基体：Al_aMg_bZr_cR_d，其中，a，b，c，d为对应元素的重量百分比，85％≤a≤92％，2％≤b≤10％，0.5％≤c≤4％，1％≤d≤6％，且a+b+c+d＝1，R为Ti、La、Gd、Ce、Sc、Hf、Ta、W、Nb中的一种或多种；2)对步骤1)得到的铝基非晶合金基体进行表面预处理，得到表面洁净的铝基非晶合金基体；3)将经过表面预处理的铝基非晶合金基体和铅板置于盛有含氧化性物质的电解液的电解槽中，以铝基非晶合金基体为阳极，以铅板为阴极，施加40～60V的电压，3～6A/dm²的电流密度，在20～60℃的电解液温度下进行阳极氧化，使铝基非晶合金表面形成致密的氧化膜层；4)将形成有氧化膜层的铝基非晶合金复合材料进行清洗封孔和干燥处理。

一种铝基非晶合金复合材料，包括铝基非晶合金基体和在所述铝基非晶合金基体上的氧化膜层；所述铝基非晶合金基体具有如下通式：Al_aMg_bZr_cR_d，其中，a，b，c，d为对应元素的重量百分比，85％≤a≤92％，2％≤b≤10％，0.5％≤c≤4％，1％≤d≤6％，且a+b+c+d＝1，R为Ti、La、Gd、Ce、Sc、Hf、Ta、W、Nb中的一种或多种；所述氧化膜层中包括Al₂O₃、MgO、ZrO₂和R_xO_y，其中x、y是原子配比系数。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的铝基非晶合金复合材料的制备方法，结合特定设计的铝基非晶合金基体的组成以及阳极氧化处理，在活化原子氧化条件下使铝基非晶合金表面形成致密的氧化膜层。制得的铝基非晶合金复合材料具有较好的非晶合金性能，表面着色和防护性能。经测试，制得的复合材料耐腐蚀性能良好，耐磨性较好，且材料具有高强度和高硬度。

【具体实施方式】

本发明的构思是：对铝基非晶合金的制备进行研究，以得到综合性能优良的铝基非晶合金复合材料。对于铝基非晶合金材料的制备，行业内有各种讨论和研究，包括制备方法和配方上的改良，如利用惰性气体保护通过甩带的方式制得非晶合金，又如通过成分中加入少量的稀土元素来增强非晶合金的形成能力。而本发明中，从铝基非晶合金组成通式上改进，并结合表面处理工艺，通过阳极氧化处理在铝基非晶合金表面形成粘附良好的氧化膜层，解决复合材料表面力学性能上的不足，同时赋予铝基非晶合金表面的高疲劳强度，低缺口敏感性以及导热，介电，声学方面独特的性质。在结合表面处理工艺时，本发明中，采用活化原子氧化法，电压较低，电流密度较小，温度相对较低，通过电化学效应使原子活化，通过活化原子间的相互反应，反应速率大幅度提升，从而在表面形成致密、且粘附结合牢固的有一定厚度的膜层，从而材料综合性能优良，较好地解决了上述问题。

本具体实施方式中，铝基非晶合金复合材料的制备方法包括以下步骤：

1)制备具有如下通式的铝基非晶合金基体：Al_aMg_bZr_cR_d，其中，a，b，c，d为对应元素的重量百分比，85％≤a≤92％，2％≤b≤10％，0.5％≤c≤4％，1％≤d≤6％，且a+b+c+d＝1，R为Ti、La、Gd、Ce、Sc、Hf、Ta、W、Nb中的一种或多种。