[發明專利]一種在非真空條件下熔煉非晶母合金的方法

無效

• 申請號: 201010127046.1
• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN101812605A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 王靜松;薛慶國;曹立軍;黃書友;王精華
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C45/10
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及非晶母合金的熔煉，采用覆蓋渣技術實現非晶母合金的非真空氣氛下的熔煉。屬于冶金、材料成型與制備技術領域。

背景技術

非晶合金是指內部原子結構長程無序、短程有序排列的金屬合金。非晶合金具有遠遠高于普通晶體金屬材料的力學強度、耐蝕性、磁學性能以及一定溫度下的超塑性，正是由于具有優良的特性，因而非晶合金有著極為廣闊的應用前景，隨著塊體非晶合金體系的不斷開發和制備工藝的改進，其在航空、航天、軍事、汽車、化工、能源等諸多領域成為應用前景廣泛的結構和功能材料，是材料理論及制備研究的重點。

目前非晶合金的制備有多種方法，如：真空冶煉-銅模吸鑄法、粉末冶金法、真空電弧冶煉-熔體水淬法、壓鑄法、磁懸浮熔煉銅模冷卻法等等。中國實用新型專利CN99250780.4介紹了真空氣壓鑄造塊體非晶合金裝置，其利用氣體壓力將熔化的合金高速注入銅模，利用銅模吸熱能力強的特點高速冷卻合金形成塊體非晶合金；中國實用新型專利CN200620081264.5介紹了一種高效率的制備大塊非晶合金的熱型連鑄方法與裝置，其將坩堝、導流與靜置裝置及鑄型安裝在真空容器內，合金在坩堝內熔化為液態，合金液在壓塊擠壓下進入導流與靜置容器進行保溫和靜置處理，繼而充滿鑄型，啟動牽引裝置，液態合金即被連續不斷的變為非晶桿。

以上設備的共同點是：均需要使用真空裝置，熔煉合金時需要抽真空操作，而真空條件對成本及操作又會造成諸多限制，且不利于塊體非晶規模化生產和推廣應用。大塊非晶合金之所以尚未在實際生產和生活中得到廣泛的實際應用，一個十分重要原因是其制備技術水平未獲得突破。這樣不僅數量和尺寸大小受到極大限制，其生產成本也令人難以接受，只能用作科學研究方面的少量應用，距離實現大尺寸工業化生產和應用的要求相差很遠。非晶的非真空條件下熔煉是非晶母合金熔體相關檢測的前提之一，也是大塊非晶合金獲得大規模工業化應用的前提條件之一。若解決了非晶的大氣下冶煉問題，那么非晶的工業化生產時代即將到來。

發明內容

本發明的目的在于提出一種采用覆蓋渣技術的非晶母合金的熔煉方法，以實現塊體非晶母合金的非真空冶煉。熔煉合金時，覆蓋渣置于高溫合金熔體之上，覆蓋渣會在高溫合金熔體表面形成一層連續的覆蓋層，其既不與合金液發生化學反應又不相互溶解，使合金液與空氣完全隔離，防止了合金液發生氧化、吸氣等反應，其作用等同于現有的熔煉非晶母合金所需要創造的真空環境。

為實現以上目的，關鍵是要進行覆蓋渣的選取，根據不同合金的熔化特性選取其適合的覆蓋渣，具體的確定覆蓋渣選擇的基本原則為：①不和合金液發生相互作用，既不產生化學反應，也不相互溶解；②熔點應低于合金的熔點，這樣在熔煉時起到覆蓋的作用。③溶劑的比重與合金液的比重應有顯著的差別，使溶劑容易上浮；④有良好的流動性，容易在合金液表面形成連續的覆蓋層。

本發明的工藝方法為：

1、首先選擇非晶體系，選取Zr、Cu、Al、Ni、Ti、Be、Nb、Co、La、Y中的2～7種元素按照如下原子百分比設計母合金(Zr＝30-70％、Cu＝5-50％、Al＝5-20％、Ni＝5-20％、Ti＝2-15％、Be＝5-25％、Nb＝2-15％、Co＝1-25％、La＝0-4％、Y＝0-5％)。

2、進行覆蓋渣的設計，方法為：(a)物理化學性質的選擇：用M代表母合金中的元素，選取活潑的金屬元素Li，K，Na，Mg，Ca元素的鹵化物(氯化物或氟化物)的2-5種按如下質量百分比配制成覆蓋渣(LiX：0-20％、KX：0-20％、NaX：30-70％、CaX₂：30-70％、MgX₂：0-30％)，并用AX表示(X＝F^-或Cl^-)，則可以通過計算化學反應方程式(1)的吉布斯自由能來判斷合金中元素是否與液態渣進行反應。

(AX)+[M]＝(MX)+[A]???????(1)

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