[發(fā)明專利]一種具有異常放熱現(xiàn)象的鐵基非晶合金引線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110246876.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN115029647B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭司;葛嘉城;胡祥;劉思楠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C45/02
• 分類號(hào): C22C45/02;B22D11/06;H01B1/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種具有異常放熱現(xiàn)象的鐵基非晶合金引線，其非晶合金成分為Fesubgt;66/subgt;(Ysubgt;u/subgt;Hosubgt;v/subgt;Ersubgt;w/subgt;Tmsubgt;x/subgt;)subgt;5/subgt;Nbsubgt;6/subgt;Bsubgt;23/subgt;，式中，u，v，w，x為原子百分比，u,v,w,x范圍均為0.1~0.3,且滿足u+v+w+x=1。本發(fā)明通過微量添加稀土元素Y、Ho、Er和Tm的方法引入在過冷液相區(qū)的異常發(fā)熱現(xiàn)象大幅降低鐵基非晶合金條帶燃燒的能壘，著火溫度相對于晶態(tài)金屬大幅降低，使其能進(jìn)行自蔓延燃燒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非晶態(tài)合金領(lǐng)域，涉及到一種在過冷液相區(qū)具有異常放熱峰且能夠應(yīng)用于環(huán)境友好型金屬引線的Fe-Nb-B-(Y-Ho-Er-Tm)非晶合金。

背景技術(shù)

含能材料，是指在極短時(shí)間內(nèi)能夠迅速釋放大量能量，并對外做功的物質(zhì)。傳統(tǒng)含能材料具有不穩(wěn)定性和毒性，在安全、環(huán)保方面存在諸多隱患和缺陷。堿金屬或堿土金屬材料，如Al、Mg等具有較大的燃燒熱但是著火溫度較高，此外它們的高活潑性使得其在保存過程中極易被氧化。而非晶合金具有高燃燒熱、較低的著火點(diǎn)，無毒性、高安全性等特點(diǎn)，是一種潛在的新型含能材料。當(dāng)前能被點(diǎn)燃的非晶合金包括Ce-Al-Cu-Co、Cu-Zr-Al、La-Co-Al、Mg-Cu-Gd等，這些體系具有大量稀土元素或堿土金屬，因而具有高活性，但也造成了這些體系作為含能材料成本的上升。因此開發(fā)一種低成本、低燃點(diǎn)以及高燃燒熱的非晶含能材料是當(dāng)前領(lǐng)域急需解決的關(guān)鍵核心問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種成本較低、具有顯著自蔓延燃燒行為的新型鐵基非晶合金體系。該Fe-Nb-B-(Y-Ho-Er-Tm)非晶合金的制備工藝簡單、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，所獲得非晶合金條帶燃燒性能良好，具有較低的著火溫度。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：

一種具有異常放熱現(xiàn)象的鐵基非晶合金引線，其非晶合金成分為Fe₆₆(Y_uHo_vEr_wTm_x)₅Nb₆B₂₃，式中，u，v，w，x為原子百分比，u,v,w,x范圍均為0.1~0.3,且滿足?u+v+w+x=1。

所述的鐵基非晶合金引線的厚度范圍10~40μm，寬度范圍0.5~5mm，在過冷液相區(qū)（玻璃轉(zhuǎn)變溫度T_g和結(jié)晶溫度T_X之間）存在異常放熱峰，自蔓延燃燒速率在10mm/s以上，著火溫度T_i均遠(yuǎn)小于熔點(diǎn)T_m。

上述鐵基非晶合金引線的制備方法，具體步驟如下：

第一步，按目標(biāo)非晶合金成分比例將Fe₇₀B₃₀、Fe、Nb、Y、Ho、Er、Tm金屬原料稱量好，通過電弧熔煉的方法制得該成分的母合金鑄錠，在制備非晶合金條帶之前，打磨去除鑄錠表面的氧化膜，防止因異質(zhì)形核而發(fā)生結(jié)晶；

第二步，使用單輥旋淬甩帶機(jī)制備非晶合金條帶，將腔體反復(fù)抽真空、通氬氣3~5次，調(diào)節(jié)感應(yīng)電流使母合金鑄錠熔化，待合金完全熔融以后使其噴鑄到快速旋轉(zhuǎn)的銅輥上并快速冷卻得到所述鐵基非晶合金引線。

優(yōu)選地，第一步中，各金屬原料的純度需達(dá)到99%以上。

優(yōu)選地，第二步中，高速旋轉(zhuǎn)的銅輥轉(zhuǎn)速應(yīng)在3600~4500r/min的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。