本发明属于合金制备，涉及一种cual非晶合金及其制备方法与应用。
背景技术：
1、非晶态金属集众多优异性能于一身，如高强度、高硬度、耐磨以及耐腐蚀等。这些优异的性能使其在航空航天、汽车船舶、装甲防护、精密仪器、电力、能源、电子、催化、生物医学等领域存在广泛的应用前景。cual非晶合金具有特殊的晶体结构和独特的电化学性能，其在工业催化领域具有重要的作用。
2、传统制备非晶合金方法主要通过真空感应电炉熔炼，然后再进行快速凝固制得，这种方法对设备、成本、加工周期和操作等都有非常高的要求。cn105256260b公开了一种提高铝基非晶合金强度的方法，所述方法步骤：将原料进行合金化熔炼，得到al-ni-er-co-la非晶合金的母合金锭；将得到的母合金锭进行雾化，筛选得到粒径为20～50μm的球形铝基非晶合金粉末；将fe、si和b或zr、cu和ti或ti、fe和ni粉末装入球磨罐，在ar气氛的手套箱中向球磨罐中注入甲苯，封罐后从手套箱中取出进行球磨，得到第二相非晶颗粒粉末；将得到的铝基非晶合金粉末和第二相非晶颗粒粉末进行球磨混合后，装入硬质合金模具中，利用放电等离子烧结技术进行烧结，得到第二相非晶颗粒增强强度的铝基非晶合金。
3、cn114273663b公开了cu-m系纳米多孔非晶合金及其制备方法，采用熔炼工艺与单辊熔体旋淬工艺相结合得到非晶合金前驱体条带，后经一步法去合金化处理得到cu-m系纳米多孔非晶合金。
4、但上述制备方法步骤繁琐，操作难度高，原材料利用率低，制得的非晶合金形式非常单一。随着新材料、新技术和新型结构产业的发展，低成本、短周期和生态环保型的工艺方法成为了迫切需求。因此，提供一种新型、高效、快速及原料利用率高的cual非晶合金的制备方法，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种cual非晶合金及其制备方法与应用，通过优化3d打印的工艺参数，避免出现孔洞、裂纹等缺陷的同时，原料利用率高，成本低，工艺流程短，实现了cual非晶合金结构件的直接制造。
2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种cual非晶合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)设计cual非晶合金的3d打印模型，然后进行分层切片，并将分层切片结果导入3d打印程序；
5、(2)将cual合金粉末进行3d打印，得到所述cual非晶合金；
6、所述3d打印的激光功率为215-255w，例如可以是218w、220w、222w、225w、228w、230w、232w、235w、238w、240w、245w或250w等，扫描速度为700-1100mm/s，例如可以是750mm/s、800mm/s、850mm/s、900mm/s、950mm/s、1000mm/s或1050mm/s等，扫描间距为0.06-0.08mm，例如可以是0.062mm、0.065mm、0.068mm、0.07mm、0.072mm、0.075mm或0.078mm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
7、本发明提供的cual非晶合金的制备方法，通过设计特定的3d打印模型，结合优化3d打印的工艺参数，避免出现孔洞、裂纹等缺陷的同时，原料利用率高，成本低，工艺流程短，实现了催化性能优异的cual非晶合金结构件的直接制造。
8、值得说明的是，若激光功率过高，能量过大，易造成打印过熔和开裂，若激光功率过低，造成部分金属粉末未熔，易形成未熔合孔洞等缺陷，影响样品的制造使用；若扫描速度过快，造成部分金属粉末未熔，易形成孔洞等缺陷，若扫描速度过低，能量累计过大，内部应力较大，易发生形变，降低成形工件质量；同时，还需搭配扫描间距为0.06-0.08mm，进一步提高材料的致密度，消除缺陷。
9、作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述3d打印的模型包括点阵结构。
10、优选地，所述点阵结构由单胞组成，单胞的数量为8×8×4。
11、优选地，所述单胞的支柱长度为2.8-3.2mm，例如可以是2.85mm、2.9mm、2.95mm、3.0mm、3.05mm、3.1mm或3.15mm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为3mm。
12、优选地，所述单胞的支柱直径为0.85-0.95mm，例如可以是0.86mm、0.87mm、0.88mm、0.89mm、0.90mm、0.91mm、0.92mm、0.93mm或0.94mm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.9mm。
13、值得说明的是，所述cual非晶合金为多孔点阵结构，通过控制点阵结构的参数范围，制得的cual非晶合金的点阵结构具有可变孔隙率、比表面积大等优点，使得cual非晶合金与其他材料的接触面积大，催化效率高。
14、作为本发明优选的技术方案，所述cual非晶合金中的cu与al的原子比为(28-32):(68-72)，例如可以是28.5:71.5、29:71、29.5:70.5、30:70、30.5:69.5、31:69或31.5:68.5等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为30:70。
15、本发明中，需将cual非晶合金中的cu与al的原子比控制在(28-32):(68-72)范围内，搭配优化的3d打印工艺参数，进一步避免出现孔洞、裂纹等缺陷，同时满足更高效的工业催化需求。
16、作为本发明优选的技术方案，以质量百分含量计，步骤(2)所述cual合金粉末包括：cu 49-53wt％，al 47-51wt％。
17、本发明中，所述cual合金粉末中cu的质量含量为49-53wt％，例如可以是49.5wt％、50wt％、50.5wt％、51wt％、51.5wt％、52wt％或52.5wt％等，所述cual合金粉末中al的质量含量为47-51wt％，例如可以是47.5wt％、48wt％、48.5wt％、49wt％、49.5wt％、50wt％或50.5wt％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，步骤(2)所述cual合金粉末的平均粒径为15-53μm，例如可以是18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、本发明中，所述cual合金粉末可采用常规方法制粉，在此不做具体限定。
20、本发明中，所述cual合金粉末中粒径＜15μm的体积占比为0.1-0.2％，粒径为15-53μm的体积占比为92-94％，粒径＞53μm的体积占比为6-8％。
21、优选地，步骤(2)所述cual合金粉末的球形度≥0.86，例如可以是0.87、0.88、0.89、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94或0.95等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
22、本发明中，控制cual合金粉末的球形度在0.86以上，提高粉末颗粒的均匀性，有利于熔化成型。
23、优选地，步骤(2)所述cual合金粉末的松装密度≥2.98g/cm3，例如可以是3.00g/cm3、3.20g/cm3、3.40g/cm3、3.50g/cm3、3.60g/cm3、3.80g/cm3或4.00g/cm3等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24、本发明中，控制cual合金粉末的松装密度在2.98g/cm3以上，有利于熔化加工成型。
25、作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述3d打印的激光功率为230-240w，例如可以是231w、232w、233w、234w、235w、236w、237w、238w或239w等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、优选地，步骤(2)所述3d打印的扫描速度为850-950mm/s，例如可以是860mm/s、870mm/s、880mm/s、890mm/s、900mm/s、910mm/s、920mm/s、930mm/s或940mm/s等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
27、优选地，步骤(2)所述3d打印的扫描间距为0.065-0.075mm，例如可以是0.066mm、0.067mm、0.068mm、0.069mm、0.070mm、0.071mm、0.072mm、0.073mm或0.074mm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
28、优选地，步骤(2)所述3d打印中，每层铺粉的厚度为25-35μm，例如可以是26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm或34μm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
29、本发明中，通过进一步优选3d打印的工艺参数范围，并搭配铺粉的厚度，进一步提高cual非晶合金的致密度，消除缺陷。
30、作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述3d打印的扫描方式为条形带扫描。
31、优选地，所述条形带扫描中条形带的宽度为7.5-8.5mm，例如可以是7.6mm、7.7mm、7.8mm、7.9mm、8.0mm、8.1mm、8.2mm、8.3mm或8.4mm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
32、本发明中，通过控制条形带扫描的宽度范围，保持结构强度的同时减少材料的使用，提高打印速度，降低成本。
33、优选地，所述条形带扫描中逐层旋转角度为65-70°，例如可以是65.5°、66°、66.5°、67°、67.5°、68°、68.5°、69°或69.5°等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
34、作为本发明优选的技术方案，在步骤(2)所述3d打印前，将基板进行预热。
35、优选地，所述基板的材质包括不锈钢。
36、优选地，所述预热的温度为100-150℃，例如可以是105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃或145℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
37、作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
38、(1)设计cual非晶合金的3d打印模型，然后进行分层切片，并将分层切片结果导入3d打印程序；
39、所述3d打印的模型包括点阵结构；所述点阵结构由单胞组成，单胞的数量为8×8×4；所述单胞的支柱长度为2.8-3.2mm，支柱直径为0.85-0.95mm；
40、(2)将基板预热至100-150℃，然后将cual合金粉末进行3d打印，得到所述cual非晶合金；
41、所述cual非晶合金中的cu与al的原子比为(28-32):(68-72)；
42、以质量百分含量计，所述cual合金粉末包括：cu 49-53wt％，al 47-51wt％；所述cual合金粉末的平均粒径为15-53μm，球形度≥0.86，松装密度≥2.98g/cm3；
43、所述3d打印的激光功率为215-255w，扫描速度为700-1100mm/s，扫描间距为0.06-0.08mm，每层铺粉的厚度为25-35μm；
44、所述3d打印的扫描方式为条形带扫描；所述条形带扫描中条形带的宽度为7.5-8.5mm，逐层旋转角度为65-70°。
45、本发明中，所述制备方法的具体过程包括以下步骤：
46、(1)设计cual非晶合金的3d打印模型，然后进行分层切片，并将分层切片结果导入3d打印程序；
47、(2)将cual合金粉末置于3d打印装置的供粉仓中，调节基板的预热温度和铺粉层厚，然后进行3d打印，熔融凝固后重新铺粉进行3d打印，直至得到预设结构的cual非晶合金。
48、第二方面，本发明提供了一种cual非晶合金，所述cual非晶合金采用第一方面所述的制备方法制得。
49、优选地，所述cual非晶合金中的cu与al的原子比为(28-32):(68-72)，例如可以是28.5:71.5、29:71、29.5:70.5、30:70、30.5:69.5、31:69或31.5:68.5等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为30:70。
50、优选地，所述cual非晶合金的致密度≥99％，例如可以是99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％或99.8％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为≥99.4％。
51、本发明中，所述cual非晶合金的孔隙率≤0.05％，例如可以是0.05％、0.04％、0.03％或0.02％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
52、第三方面，本发明提供了一种如第二方面所述的cual非晶合金的应用，所述cual非晶合金用于催化领域。
53、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
54、本发明提供的cual非晶合金及其制备方法，通过优化3d打印的工艺参数，结合对点阵结构参数的控制，避免出现孔洞、裂纹等缺陷的同时，原料利用率高，成本低，工艺流程短，实现了cual非晶合金结构件的直接制造，所得cual非晶合金具有致密度高、孔隙率低等优点，同时cual非晶合金的点阵结构具有可变孔隙率、比表面积大等特性，满足高效工业催化的需求。
1.一种cual非晶合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述3d打印的模型包括点阵结构；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述cual非晶合金中的cu与al的原子比为(28-32):(68-72)，优选为30:70。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，以质量百分含量计，步骤(2)所述cual合金粉末包括：cu 49-53wt％，al 47-51wt％；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述3d打印的激光功率为230-240w；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述3d打印的扫描方式为条形带扫描；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)所述3d打印前，将基板进行预热；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种cual非晶合金，其特征在于，所述cual非晶合金采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得；
10.一种如权利要求9所述的cual非晶合金的应用，其特征在于，所述cual非晶合金用于催化领域。
