[發明專利]一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置及其方法

有效

• 申請號: 201711371798.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107983927B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 何宇;李學斌;趙德勝;楊玉軍;孟憲浩;寇宗乾;沈華;路超;吳靜;花思明;于婷
• 申請（專利權）人: 中鐵建電氣化局集團康遠新材料有限公司
• 主分類號: B22D11/14
• 分類號: B22D11/14;B22D11/112;B22D11/119;B22D11/11
• 代理公司: 江陰市揚子專利代理事務所(普通合伙) 32309
• 代理人: 隋玲玲

本發明提供了一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置及其方法，所述裝置包括銅基非晶合金上引桿和T2紫銅水冷上引凝固器，所述T2紫銅水冷上引凝固器包括法蘭蓋、密封圈、T2紫銅冷卻管、水冷套和卡板，所述方法包括：步驟一、采用Ar氣氛圍保護非真空半封閉式單溶溝雙體電磁爐對銅基非晶合金的各成分組元進行熔煉；步驟二、待液態合金保溫結束后，在上引的過程中對處于半固態的銅基非晶合金進行半固態處理；步驟三、通過該裝置對銅基非晶合金進行快速冷卻、凝固。本發明實現了銅基非晶合金的連續性快速凝固，極大的降低了銅基非晶合金的制造難度，實現了銅基非晶合金的連續性制造，滿足了銅基非晶合金的鑄造工藝適用于現代工業大規模制造的發展需求。

技術領域

本發明涉及一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置及其方法。

背景技術

銅基非晶合金相較于傳統的銅及其合金具有諸多優異性能，如高硬度、高強度、、高導電性、強耐蝕性等，因為該類合金具有液態金屬原子無序排列的結構特性，不存在晶體結構，因此非晶合金的結構缺陷通常只限制在幾個原子尺寸范圍內，不會像晶體金屬材料那樣當外力足夠大時優先于某個特定的晶界、晶面進行滑移。基于非晶合金的這一特性，其力學性能、電學性能和化學性能表現的十分優異，廣泛應用于超導材料、半導體材料的制造。

雖然銅基非晶合金廣泛應用于高端制造行業，但在諸多的民用領域還存在諸多空白，究其原因，其技術開發難點主要集中在：（1）由于銅基非晶在制造的過程中，需要極高的冷卻速率，對鑄造設備要求極高；（2）目前，制造非晶合金的方法主要采用真空熔煉-鑄造，此類較為復雜工藝條件下制備的銅基非晶合金的尺寸太小，極大地限制了其大規模工業化應用。

如申請號為200510043708.6的中國發明申請介紹了基于Cu、Pr、Al三種金屬元素開發的銅基非晶合金Cu₅₀Pr₃₀Al₂₀或Cu₆₀Pr₃₀Al₁₀，該發明申請所采用的工藝方法是：采用高純Ar氣保護氛圍真空電弧熔煉，通過甩帶工藝制備非晶薄帶，該工藝條件制備的銅基非晶合金極易發生晶化轉變，導致產品的最終性能波動較大。

又如申請號為201410133026.3的中國發明專利申請介紹了一種銅基非晶合金及其制備方法，該發明申請基于Cu、Ti、Zr、Ni四種金屬元素合金化作用，利用真空壓鑄工藝開發了Cu-Ti-Zr-Ni銅基非晶合金，該工藝條件下無法實現銅基非晶合金部件任意大小的生產。

發明內容

本發明為解決現有技術的不足和缺點，提供了一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置及其方法，具有生產的產品性能穩定、易于實現連續性生產、防止合金元素散失、非晶成形性優異等優點。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置，所述一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置包括銅基非晶合金上引桿和T2紫銅水冷上引凝固器，所述T2紫銅水冷上引凝固器包括法蘭蓋、密封圈、T2紫銅冷卻管、水冷套和卡板。

進一步地，所述T2紫銅冷卻管包覆在銅基非晶合金上引桿周圍，所述法蘭蓋對所述T2紫銅冷卻管和所述水冷套進行銜接并固定，所述密封圈對銜接部位進行密封，所述卡板對所述密封圈進行固定。

本發明還提供了一種銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固方法：

步驟一、采用Ar氣氛圍保護非真空半封閉式單溶溝雙體電磁爐對銅基非晶合金的各成分組元進行熔煉，并保溫一段時間；

步驟二、待液態合金保溫結束后，在上引的過程中對處于半固態的銅基非晶合金進行半固態處理；

步驟三、待液態合金經在線熔體半固態處理結束后，使用上述銅基非晶合金連續性快速冷卻、凝固裝置，將處于半固態的銅基非晶合金繼續上引至T2紫銅水冷上引凝固器內，并通過該裝置對銅基非晶合金進行快速冷卻、凝固，再通過牽引輪將銅基非晶合金上引鑄造桿牽引出。