[發明專利]一種非晶態合金的制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201410093675.5
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103909239A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 郭瑞
• 申請（專利權）人: 郭瑞
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;朱世定

技術領域

本發明涉及非晶態合金制備領域，具體而言，涉及一種非晶態合金的制備裝置及方法。

背景技術

非晶態合金是一種結構長程無序、短程有序、均勻、處于亞穩態的金屬合金，它的制備方法有驟冷法、化學還原法、固相反應法、濺射以及氣相沉積法等，其中，驟冷法是現在常用的制備方法，并已經進入工業生產階段。

驟冷法就是將熔融液態合金以液滴形式或以柱狀流、帶狀流形式傳遞到高導熱能力介質上，以獲得極高的冷卻速率，從而得到非晶態合金。驟冷法最常見的是將合金熔體噴射到快速轉動的高熱導能力介質上，此種方法所選的高熱導能力介質一般為熱導率較高的鋁或銅的旋轉盤或旋轉輪，冷卻液通常為水。然而，水的沸點較低（100℃），在冷卻熔融合金過程中，水很容易沸騰產生蒸汽，既影響冷卻的速率和制備非晶態合金的效果，又對設備及人身來說具有一定的安全隱患。

因此，尋找一種既能提高非晶態合金的冷卻速率和效果，又不會對設備和人身安全造成威脅的方法和設備，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

為達到上述目的，本發明提供一種非晶態合金的制備裝置及方法，采用常溫下為液態的金屬作為冷卻材料代替冷卻液冷卻合金熔融體，選用熱導率高的鉬、鎢、鉭、鈮中的一種作為高熱導能力介質，基于液態金屬和鉬、鎢、鉭或鈮的超高熱導率，其對熔融合金的冷卻速率非常高。此外，本發明的液態金屬的沸點很高（2000℃），在冷卻熔融合金過程中不會出現沸騰產生蒸汽的現象，比水更加穩定可靠；將液態金屬置于氮氣和亞硝酸鈉溶液的環境中使用，由于氮氣的高穩定性及亞硝酸鈉的強還原性，保證了液態金屬在使用過程中不會氧化變質，影響冷卻效果；同時，高溫液態金屬落回回收池時經過亞硝酸鈉溶液可迅速降溫，熱量被亞硝酸鈉溶液吸收；亞硝酸鈉溶液吸熱后通過亞硝酸鈉冷卻系統降溫后再使用。

本發明提供的一種非晶態合金的制備裝置，包括：

一熔融合金噴射系統，其包括熔池、第一管道、第一電磁泵及第一噴嘴，其中，所述熔池用于容納并提供合金熔融體，所述第一管道和所述熔池通過所述第一電磁泵連接，所述第一電磁泵用于為所述合金熔融體從所述熔池流入所述第一管道提供動力；所述第一噴嘴和所述第一管道連接，并向下設置，用于使所述第一管道流出的所述合金熔融體向下噴射；

一成型機臺，位于所述第一噴嘴下方，包括傳送帶和滾輪，所述傳送帶用于接收從所述第一噴嘴噴射出的所述合金熔融體，所述滾輪設在所述傳送帶下方，用于支撐所述傳送帶，并為所述傳送帶的運動提供動力；

一冷卻材料噴射系統，所述冷卻材料為液態金屬，所述冷卻材料噴射系統包括第二噴嘴、第二電磁泵、第二管道及回收池，其中，所述回收池設置于所述成型機臺的下方，并與所述傳送帶形成封閉空間，所述回收池用于容置所述液態金屬，所述第二噴嘴設于所述封閉空間中與所述第一噴嘴相對位置，并向上設置，所述第二管道上端連接于所述第二噴嘴下方，所述第二管道下端置于所述冷卻材料中，所述第二管道中間設有所述第二電磁泵，所述第二電磁泵用于為所述冷卻材料沿所述第二管道向上流動提供動力；

一熱量交換系統，用于交換所述冷卻材料的熱量，所述熱量交換系統包括第三管道、機械泵和散熱器，所述第三管道一端通過所述回收池側壁設置的開口與所述回收池連通，所述第三管道上設有所述機械泵，所述散熱器與所述第三管道另一端連接。

其中，所述傳送帶為鉬傳送帶、鎢傳送帶、鉭傳送帶或鈮傳送帶。

其中，所述傳送帶與所述回收池形成的封閉空間中，所述冷卻材料的上方還灌注有亞硝酸鈉溶液，且所述所述亞硝酸鈉溶液的上方用氮氣填充。

本發明提供的一種非晶態合金的制備方法，該制備方法采用一熔融合金噴射系統，用于向下噴射合金熔融體；一成型機臺，用于承接所述合金熔融體；一冷卻材料噴射系統，設于所述成型機臺下方，用于向上噴射液態金屬，以使所述合金熔融體急速冷卻；一熱量交換系統，所述熱量交換系統通過亞硝酸鈉溶液交換所述液態金屬的熱量，以便所述液態金屬循環用作冷卻材料；該方法包括：

使所述成型機臺的傳送帶以一定速率運動；啟動所述冷卻材料噴射系統和所述熱量交換系統，使所述液態金屬通過冷卻材料噴射系統向上噴射于所述成型機臺的傳送帶下方；待所述熱量交換系統和所述冷卻材料噴射系統穩定后，使所述合金熔融體從所述熔融合金噴射系統以一定速率向下噴射于所述成型機臺的傳送帶上方，所述合金熔融體迅速冷凝成非晶體合金；噴射于所述成型機臺的傳送帶下方的所述液態金屬吸收所述合金熔融體的熱量后回落至所述冷卻材料噴射系統的回收池底部；