[發明專利]一種制備塊體非晶的熔劑覆蓋及真空純化方法

無效

• 申請號: 201310202147.4
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103320630A
• 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: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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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熔劑覆蓋以及真空純化，以提高合金的非晶形成能力、制備塊體非晶合金的方法。

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背景技術

與晶體合金相比，非晶合金由于具有長程無序、短程有序的原子結構，因而具有很多獨特的物理、化學、力學等性能。半個世紀以來，非晶合金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。

制備非晶合金的通常方法，是合金熔體快速冷凝法,?即：將合金首先熔化成熔體，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）冷凝合金熔體至室溫且不發生晶化，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10⁵至10⁶?K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多種體系的塊狀非晶合金。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隨元素的添加而顯著下降，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?1300863?A?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?101850403?A?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?102021501?A?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?102489676?A?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熔劑覆蓋以及真空純化處理，以提高合金的非晶形成能力、制備塊體非晶合金的方法。

本發明采用的技術方案是：一種制備塊體非晶的熔劑覆蓋及真空純化處理方法，其技術特點是將母合金和熔劑混合，加熱至母合金液相線溫度之上100-600?^oC過熱溫度，使熔劑覆蓋于合金熔體之上；在對合金熔體保溫0.1-2小時的同時，施以真空純化熔體，利用真空有效地排出熔體中的水、氧、氮、硫等有害氣體；同時，利用熔體中氣體排放形成的對流，使熔體與熔劑進行有效地接觸，進而將熔體中的有害雜質元素為熔劑所中和或吸收；最后將合金熔體冷卻至室溫形成非晶合金固體。

進一步地，所述的母合金為Pd基、Pt基、Ag基、Au基、Fe基、Co基、Cu基、Ni基、FeNi基、FeCo基合金中一種。

進一步地，所述的熔劑為Na₂O.CaO.6SiO₂、NaCl、KCl、Na₂B₄O₇、B₂O₃中的一種或其混合物。

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

再進一步地，所述真空度為10^-1-10^-3Pa?。

本發明提供的通過對合金熔體進行熔劑覆蓋以及真空純化處理技術以提高合金非晶形成能力的機理是：