[发明专利]一种应用低温循环方式驱动非晶合金快速回春或弛豫的方法

说明书

本发明公开了一种用低温热循环方式驱动非晶合金快速回春或弛豫的方法，属于非晶合金材料领域。步骤如下：(1)选取洁净的La基或Y基非晶合金试样；(2)对试样进行低温热循环处理，首先将La基或Y基非晶合金在液氮中放置1min，后迅速将非晶合金放置于目标温度的油中1min形成一个循环周期，重复上述操作完成剩余的循环次数；(3)通过纳米压痕仪或维氏硬度仪和动态力学分析仪对循环后试样进行表面硬度和β弛豫分析，在某个循环次数内，表面硬度先降低后升高，β弛豫激活能先降低后升高。通过适当提高循环的高温温度，可以使La基或Y基金属玻璃在较少的循环次数时回春到较高的能量状态，为进一步改善非金合金的塑性变形能力提供了新的思路与方案。

技术领域

本发明属于非晶合金材料领域，具体涉及一种应用低温循环方式驱动非晶合金快速回春或弛豫的方法。

背景技术

非晶态合金(又称金属玻璃)是上世纪偶然发现的一类新型非晶材料，与具有长程有序特征的结晶金属和合金不同，具有非晶无序原子结构的非晶合金具有独特而优异的力学、化学和物理特性，这些特性有优秀的学术和实用价值。例如，由于缺乏传统晶体金属中的位错、晶界等缺陷，大多数非晶合金的强度和弹性极限远高于传统的晶体合金和其他工程材料，并且在室温下具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。

然而，正因为这种无序的结构，也出现了一些亟需解决的问题，如室温脆化等，这严重限制了非晶合金作为工程材料的应用。而由于非晶态合金处于能量上的亚稳态，其原子结构总是倾向于向低能态过渡，这在各种玻璃普遍存在的结构弛豫和物理时效现象中可以看到。相反的，非晶合金的原子结构也可以通过物理过程达到其势能场中非常高的能量而回春，或非常低的能量而弛豫，一般回春的非晶合金硬度更低、塑性更好。

在文献Ketov SV,Sun YH,Nachum S,et al.Nature.2015,524(7564):200-203中公开了一种通过回复处理使非晶合金回春的方法，其回复处理是对非晶合金进行低温热循环加载实现，其中热循环温度范围是液氮温度77K到室温273K，保载时间为1min，循环次数为30次。但这种方法仍存在进一步使非晶合金回春程度更高的可能性。

发明内容

本发明通过改变低温循环高温温度区间达到使非晶合金内部产生的内应力更剧烈，同时通过提高循环次数使非晶合金从回春状态变为弛豫状态。利用低温热循环使非晶合金产生更明显的回春或弛豫效果。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种应用低温循环方式驱动非晶合金快速回春或弛豫的方法，包括以下步骤：

先将块体镧La基非金合金进行切割、打磨、抛光，并将薄膜钇Y基非晶合金进行打磨；

将镧La基非金合金先浸入液氮中保持一定时间，将液氮中的样品取出并浸入20℃、50℃油或100℃油中保持一定时间，使块体镧La基非晶合金内部产生由于结构异质性产生的不均匀内应力分布；将钇Y基非金合金先浸入液氮中保持一定时间，将液氮中的样品取出并浸入20℃、100°油或220℃油中保持一定时间，使薄膜钇Y基非晶合金内部产生由于结构异质性产生的不均匀内应力分布；

取出低温热循环后的试样。

所述镧La基非金合金是指成分为镧La、镍Ni、铝Al的非晶合金，其中，镧元素比例为55％-70％，镍元素比例为15％-25％，铝元素比例为15％-25％。所述钇Y基非金合金是指成分为钇Y、镍Ni、铝Al的非晶合金，其中，钇元素比例为55％-70％，镍元素比例为15％-25％，铝元素比例为15％-25％。

所述浸入时间优先为1min。

循环次数优先为5次15次30次和200次。