[發明專利]一種非晶合金纖維的制備方法及實現該制備方法的設備

在審

• 申請號: 201410018478.7
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN104772361A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 滿其奎;強健;常春濤;王新敏;李潤偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;C22C45/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 單英

1.一種非晶合金纖維的制備方法，其特征是：將非晶合金材料的一端固定，另一自由端與外力施加裝置相連，兩端中間設置加熱裝置，用于加熱該非晶合金材料，當非晶合金材料的溫度升高至玻璃轉變溫度與初始晶化溫度之間，即位于過冷液相區寬度內，并且達到軟化溫度時，啟動外力施加裝置緩慢拉動自由端，非晶合金材料產生超塑性變形，得到非晶纖維。

2.如權利要求1所述的非晶合金纖維的制備方法，其特征是：所述的非晶合金材料為棒材、絲材或帶材。

3.如權利要求1所述的非晶合金纖維的制備方法，其特征是：所述的非晶合金材料的過冷液相區寬度大于40K。

4.如權利要求2所述的非晶合金纖維的制備方法，其特征是：所述的非晶合金棒材的制備方法包括如下步驟：

步驟1：按照非晶合金的分子式對各元素及其原子摩爾含量進行配料；

步驟2：在惰性氣氛保護的電弧爐中，將步驟1中所配原料混合、多次熔煉，冷卻后得到母合金鑄錠；

步驟3：將步驟2得到的母合金鑄錠重新熔化，噴入銅模后隨銅模冷卻，制得非晶合金棒材；

所述的非晶合金絲材的制備方法包括如下步驟：

步驟1：按照非晶合金的分子式對各元素及其原子摩爾含量進行配料；

步驟2：在惰性氣氛保護的電弧爐中，將步驟1中所配原料混合、多次熔煉，冷卻后得到母合金鑄錠；

步驟3：將步驟2得到的母合金鑄錠重新熔化，采用高速旋轉的銅輥切削熔池，利用表面張力及高速冷凝制得非晶絲材；

所述的非晶合金帶的制備方法包括如下步驟：

步驟1：按照非晶合金的分子式對各元素及其原子摩爾含量進行配料；

步驟2：在惰性氣氛保護的電弧爐中，將步驟1中所配原料混合、多次熔煉，冷卻后得到母合金鑄錠；

步驟3：將步驟2得到的母合金鑄錠重新熔化，噴到高速旋轉的銅輥表面冷卻，制地非晶合金帶材。

5.如權利要求1至4中任一權利要求所述的非晶合金纖維的制備方法，其特征是：所述的非晶合金材料的分子式為：

Co_aFe_bNb_cM_dB_e

其中，M是Eu、Ho、Tm和Yb四種元素中的任意一種，a、b、c、d、e為原子的摩爾含量，24≤a≤56，6≤b≤38，4≤c≤8，0≤d≤5，26≤e≤31，并且a+b+c+d+e=100。

6.實現權利要求1至4中任一權利要求所述的非晶合金纖維制備方法的設備，其特征是：由中空石英管（1）、抽真空裝置、加熱裝置，以及外力施加裝置（7）組成；

所述的中空石英管（1）豎立放置，有兩個開口端，分為上開口端與下開口端；石英管（1）內的上下位置分別設置夾具（2）與密封塞（3），所述的夾具（2）用于固定非晶合金材料（8）的一端，所述的密封塞（3）帶有通孔，非晶合金材料（8）的另一端穿過該通孔后與外力施加裝置（7）相連，在外力作用下經該通孔自由下移；

所述的加熱裝置由電阻絲（4）、熱電偶（5）以及溫度控制器（6）組成，電阻絲（4）纏繞在位于夾具（2）與密封塞（3）之間的石英管（1）的外壁，熱電偶（6）用于探測石英管（1）內非晶合金材料（8）的溫度；

所述的抽真空裝置包括抽氣泵（9）與管道（10），所述的管道（10）一端與抽氣泵（9）相連，另一端與石英管（1）的上開口端相連；

所述的抽氣泵（9）至密封塞（3）之間所形成的連通空間整體呈密封狀。

7.如權利要求6所述的設備，其特征是：所述的密封塞（3）為橡皮塞，該橡皮塞與石英管（1）內壁的接觸部位、以及橡皮塞的通孔處分別涂真空封脂。

8.如權利要求6所述的設備，其特征是：還包括拉絲模，所述的拉絲模的內孔直徑小于非晶合金材料自由端的直徑；所述的拉絲模固定在石英管內、并且位于密封塞上部；非晶合金材料的自由端首先通過細化處理，使其直徑小于拉絲模的內孔直徑后穿過拉絲模，然后穿過密封塞通孔與外力施加裝置相連。

9.如權利要求6所述的設備，其特征是：還包括固定組件，所述的自由端穿過拉絲模后由固定組件固定，該固定組件穿過密封塞通孔與外力施加裝置相連。

10.利用權利要求6所述的設備制備非晶合金纖維的方法，其特征是：包括如下步驟：

（1）用夾具將非晶合金材料一端固定，非晶合金材料另一端穿過密封圈上的通孔后與外力施加裝置相連；

（2）開啟抽氣泵，將該真空電阻加熱拉絲設備抽真空；

（3）電阻絲通電，加熱石英管內的非晶合金材料，通過熱電偶探測非晶合金材料的溫度，并且通過溫度控制器控制溫度，當非晶合金材料的溫度位于其過冷液相區寬度內，并且達到非晶合金材料的軟化溫度時，啟動外力施加裝置，所產生的外力緩慢拉動非晶合金材料的自由端，非晶合金材料產生超塑性變形得到非晶纖維。