[發明專利]一種提高合金非晶形成能力的反復熔化-凝固處理方法

無效

• 申請號: 201310202112.0
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103320723A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 沈同德
• 申請（專利權）人: 江蘇邁盛新材料有限公司
• 主分類號: C22C45/00
• 分類號: C22C45/00;C22C1/00;B22D27/04
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技術領域

本發明涉及非晶合金的制備技術，具體為一種通過對合金熔體進行處理提高非晶形成能力的方法。

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背景技術

與晶體合金相比，非晶合金具有很多獨特的物理、化學、力學等性能，因而在半個世紀以來，不僅在研究領域受到廣泛的重視，而且在實際應用領域也取得了長足的進步。比如，鐵基的鐵磁性的非晶合金、以及由鐵基非晶合金經晶化處理形成的非晶基體/納米晶顆粒雙相合金（簡稱納米晶合金），已經在電力、電子、電器等領域獲得了相當廣泛的應用。

非晶合金具有長程無序、短程有序的原子結構。通常的制備方法是合金熔體快速冷凝法，即：將合適成分的合金熔化成熔體，然后以一個超過該合金形成非晶所需的最低冷卻速度（簡稱臨界冷卻速度），冷凝合金熔體而不發生晶化至室溫，進而保留液態合金的長程無序、短程有序的原子結構，形成固體的非晶合金。

合金的玻璃形成能力（亦稱非晶形成能力）是指合金熔體冷凝過程中，?不發生晶化而形成非晶合金固體的能力。在經典的熔體均質形核理論中，該玻璃形成能力的高低通常以約化玻璃轉變溫度（即玻璃轉變溫度與合金的液相線溫度之比值）的高低來衡量。?高的約化玻璃轉變溫度對應著低的臨界冷卻速度，?或高的玻璃形成能力。通常，合金的組成與配比，決定了約化玻璃轉變溫度或非晶形成能力的高低。

由于利用熔體凝固法形成非晶合金通常需要高達每秒10萬至100萬度的冷卻速度，非晶合金的尺寸（厚度）往往受到限制，一般在100微米以下。因此，有重要實際應用的非晶合金一般以薄帶、薄片、細絲或粉末的形式制備出來，在很大程度上限制了非晶合金的發展與應用。通過添加多種金屬、非金屬或者稀土元素，可以提高合金的約化玻璃轉變溫度或非晶形成能力，制備成毫米量級甚至厘米量級厚度的包括鐵基合金在內的多種塊狀非晶合金。但是，大量元素的添加，不僅提高了合金的成本，而且有時會顯著降低合金的關鍵性能。比如，對鐵基非晶合金而言，飽和磁化強度和居里溫度這兩大關鍵磁性性能往往會顯著下降，不利于非晶合金的實際使用。

對具有確定的組成和配比的合金，一般只能通過改善凝固條件而促進非晶的形成。公開專利CN?1300863A提供了一種利用氣壓差將Zr基母合金熔體高速瞬時鑄入銅模中的制備方法，利用提高的冷卻速度提高非晶形成能力。公開專利CN?101850403A提出通過提高熔體的過熱溫度而改善Al基合金的非晶形成能力。公開專利CN?102021501A提出通過提高澆鑄模具的預熱溫度而增強Zr基合金的非晶形成能力。公開專利CN?102489676A提出通過對合金熔體進行超聲波處理而提高合金的非晶形成能力。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種通過對合金熔體進行反復的熔化-凝固處理提高合金非晶形成能力的方法，該方法簡單易操作、成本低，能大幅度降低合金的臨界冷卻速率，進而顯著提高合金的非晶形成能力。?

本發明的技術方案是：一種通過對合金進行反復的熔化-凝固處理提高合金非晶形成能力的方法，其技術特點是將母合金和熔劑混合，真空環境下加熱至母合金液相線溫度之上50-600?^oC過熱溫度進行熔化，保溫1-20分鐘，冷卻至母合金玻璃轉變溫度之下50-300?^oC冷卻溫度凝固；重復上述熔化-凝固處理步驟3-10次，再加熱至母合金液相線溫度之上50-600?^oC過熱溫度進行熔化，合金熔體最終冷卻至室溫形成固態的非晶合金。

進一步地，所述母合金為Pd基、Pt基、Ag基、Au基、Fe基、Co基、Cu基、Ni基、FeNi基、FeCo基合金中任意一種。

進一步地，所述熔劑為NaCl、KCl、Na₂B₄O₇、Na₂O.CaO.6SiO₂、B₂O₃中的一種或多種混合物。

再進一步地，所述的合金熔體最終冷卻方式為爐冷、空冷、水冷、銅模冷卻、旋轉銅輥冷卻中一種。