铜基块体非晶合金的制备方法
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铜基非晶合金的在制备上的简化将为铜基非晶在结构材 料方面的应用带来突破性的进展。以及对铜基非晶合金应用 紧密有关的力学、热学、磁学等性能的深人了解,铜基非晶合 金这种新型亚稳材料必将得到更为广泛的应用。
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定向凝固法
这种方法要控制定向凝固速率和固/液界面前沿液 相温度梯度,定向凝固所能达到的理论冷却速度可以通 过两个参数乘积估算, 即R=GV, 可见温度梯度 G 越大, 定向凝固速率 V 越快, 冷却速率则越大, 可以制备的非 晶的截面尺寸也越大, 这种方法适于制作截面积不大但 比较长的样品
小组和美国加州理工大学W.L.Johnson研究小组 为代表,开发出了具有实用的工程应用背景的铜 基块体非晶合金.
铜基块体非晶合金具有许多优异的性能,如 强度高、硬度高、耐蚀性强等,在工业、体育器 材、军工、宇航、电子等领域中具有广阔的应用 前景.
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铜基非晶合金的制备方法
优点 该法是在气氛压力与大气压接近的保护气氛体系 中熔炼合金,所以没有明显的气孔;由液态转入冷却模 的时间较短,能达到较高的冷却速率,工艺过程比较简 单,也易于操作
缺点
由于铜模的冷却速率有限,所以制备大块非晶合金 的尺寸有限.
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感应加热铜模浇铸法
该法是将合金置于底端开孔的石英管中,通过电 感线圈在合金中产生的涡流加热使得合金迅速熔化. 由于表面张力使液态合金不会自动滴漏,故需要从石 英管顶部外加一个正气压将其吹入铜模。
与电弧加热吸铸法相比,感应加热浇铸法具有加热 温度可控性强,铜模不被直接加热等优点,但是在浇铸时 容易混入保护气体,形成气孔.
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射流成型法
射流成型法是将母合金置于底部有小孔的石英 管中,将母合金熔化后,在石英管上方导入氢气,液 态母合金在压力的作用下从小孔中喷出,注入下方 的水冷铜模型腔内,使其快速冷却而得到非晶合金.
铜基块体非晶合金的制备方法
作者 曹鹏军 仵海东 范培耕
主要内容
1
引言
2
源自文库
从液相制备法
3
从晶态固体制备法
4
总结
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非晶
引言
准晶
材料
晶体
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引言
非晶合金的种类
铜基
锆基
铁基
镁基
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引言
20世纪90年代末,日本东北大学A.Inoue研究
这种制备方法在一定程度上可以突破直接凝固 法制备大块非晶合金在成分上和尺寸上受到的限制, 因而可以在更多的合金体系中制备尺寸更大的非晶 合金.
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总结
目前,对金属玻璃的制备方法很多,但主要是从制备和成分 的优化设计等方面展开。 采用不同的制备方法,铜基非晶合金 的冷却速率各异.一般说来,在冷却条件一定时,所制备的样品 体积越大,其凝固的冷却速率越小,样品的体积与其凝固的冷却 速率两者很难兼得.
根据材料原 始状态的不同
从液相制
备非晶态固 体
从晶态固体 制备非晶态 固体
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从液相制备非晶态固体
水淬法
定向凝固法
电弧熔炼铜 模吸铸法
从液相 制备
压力模型铸造法
感应加热铜 模浇铸法
射流成型法
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水淬法
水淬法是将合金置于石英管中,熔化后连同石英管 一起淬入流动水中,以实现快速冷却,形成大块非晶。
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铜基非晶合金的制备方法
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机械合金化法
机械合金化法是将元素粉末按比例混合,在高 纯氩气的保护下在球磨机中进行机械合金化制备非 晶态合金.利用磨球的冲击力等通过粉末元素之间 的固相扩散进行合金化,能获得用传统熔炼法所不 能获得的合金材料.
但该法耗时长及存在容器和磨球污染粉末的 问题,并且此法依附于装置的因素较多,产品的再现 几率低.另外,机械合金化合成的材料均为粉末状, 需进一步固化成形.
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固结成型法
固结成型法是将元素粉末在过冷温度区间进行 超塑性变形而固结成型.粘滞性牛顿流体所导致的 超塑性变形行为具有普通的晶体材料超塑性变形所 无法比拟的优点.
实现这个过程有两种途径: 一种是将石英管置于封闭的保护气氛系统中进行 加热,同时水淬过程也是在封闭的保护气氛系统中 进行;
另一种是将石英管直接在空气中加热,管内须充入 保护气体,待合金熔化后再将石英管淬入流动水中
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电弧熔炼铜模吸铸法
在惰性气体保护下用电弧迅速将合金加热至液 态,然后利用负压将熔融合金直接吸入循环水冷却的 铜模中,利用水冷铜模导热快实现快速冷却,以获得 大块非晶合金
.
这种方法具有较高的冷却速率,非晶形成能力较强. 但是该方法较复杂,技术难度较大,而且有可能得到 非晶粉末
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压力模型铸造法
首先将合金在熔化腔中熔化,然后将熔化的合 金以一定速度和压力压入金属模型腔中,以实现快 速冷却而形成大块非晶合金.
由于液态金属对金属模型腔的充填速度很快, 并保持较大的压力,与金属模铸造相比,这种方法具 有更快的冷却速率,更有利于形成大块非晶合金.用 这种方法还可以直接制作形状较复杂的大块非晶 合金零件。
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定向凝固法
这种方法要控制定向凝固速率和固/液界面前沿液 相温度梯度,定向凝固所能达到的理论冷却速度可以通 过两个参数乘积估算, 即R=GV, 可见温度梯度 G 越大, 定向凝固速率 V 越快, 冷却速率则越大, 可以制备的非 晶的截面尺寸也越大, 这种方法适于制作截面积不大但 比较长的样品
小组和美国加州理工大学W.L.Johnson研究小组 为代表,开发出了具有实用的工程应用背景的铜 基块体非晶合金.
铜基块体非晶合金具有许多优异的性能,如 强度高、硬度高、耐蚀性强等,在工业、体育器 材、军工、宇航、电子等领域中具有广阔的应用 前景.
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铜基非晶合金的制备方法
优点 该法是在气氛压力与大气压接近的保护气氛体系 中熔炼合金,所以没有明显的气孔;由液态转入冷却模 的时间较短,能达到较高的冷却速率,工艺过程比较简 单,也易于操作
缺点
由于铜模的冷却速率有限,所以制备大块非晶合金 的尺寸有限.
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感应加热铜模浇铸法
该法是将合金置于底端开孔的石英管中,通过电 感线圈在合金中产生的涡流加热使得合金迅速熔化. 由于表面张力使液态合金不会自动滴漏,故需要从石 英管顶部外加一个正气压将其吹入铜模。
与电弧加热吸铸法相比,感应加热浇铸法具有加热 温度可控性强,铜模不被直接加热等优点,但是在浇铸时 容易混入保护气体,形成气孔.
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射流成型法
射流成型法是将母合金置于底部有小孔的石英 管中,将母合金熔化后,在石英管上方导入氢气,液 态母合金在压力的作用下从小孔中喷出,注入下方 的水冷铜模型腔内,使其快速冷却而得到非晶合金.
铜基块体非晶合金的制备方法
作者 曹鹏军 仵海东 范培耕
主要内容
1
引言
2
源自文库
从液相制备法
3
从晶态固体制备法
4
总结
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非晶
引言
准晶
材料
晶体
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非晶合金的种类
铜基
锆基
铁基
镁基
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引言
20世纪90年代末,日本东北大学A.Inoue研究
这种制备方法在一定程度上可以突破直接凝固 法制备大块非晶合金在成分上和尺寸上受到的限制, 因而可以在更多的合金体系中制备尺寸更大的非晶 合金.
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总结
目前,对金属玻璃的制备方法很多,但主要是从制备和成分 的优化设计等方面展开。 采用不同的制备方法,铜基非晶合金 的冷却速率各异.一般说来,在冷却条件一定时,所制备的样品 体积越大,其凝固的冷却速率越小,样品的体积与其凝固的冷却 速率两者很难兼得.
根据材料原 始状态的不同
从液相制
备非晶态固 体
从晶态固体 制备非晶态 固体
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从液相制备非晶态固体
水淬法
定向凝固法
电弧熔炼铜 模吸铸法
从液相 制备
压力模型铸造法
感应加热铜 模浇铸法
射流成型法
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水淬法
水淬法是将合金置于石英管中,熔化后连同石英管 一起淬入流动水中,以实现快速冷却,形成大块非晶。
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机械合金化法
机械合金化法是将元素粉末按比例混合,在高 纯氩气的保护下在球磨机中进行机械合金化制备非 晶态合金.利用磨球的冲击力等通过粉末元素之间 的固相扩散进行合金化,能获得用传统熔炼法所不 能获得的合金材料.
但该法耗时长及存在容器和磨球污染粉末的 问题,并且此法依附于装置的因素较多,产品的再现 几率低.另外,机械合金化合成的材料均为粉末状, 需进一步固化成形.
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固结成型法
固结成型法是将元素粉末在过冷温度区间进行 超塑性变形而固结成型.粘滞性牛顿流体所导致的 超塑性变形行为具有普通的晶体材料超塑性变形所 无法比拟的优点.
实现这个过程有两种途径: 一种是将石英管置于封闭的保护气氛系统中进行 加热,同时水淬过程也是在封闭的保护气氛系统中 进行;
另一种是将石英管直接在空气中加热,管内须充入 保护气体,待合金熔化后再将石英管淬入流动水中
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电弧熔炼铜模吸铸法
在惰性气体保护下用电弧迅速将合金加热至液 态,然后利用负压将熔融合金直接吸入循环水冷却的 铜模中,利用水冷铜模导热快实现快速冷却,以获得 大块非晶合金
.
这种方法具有较高的冷却速率,非晶形成能力较强. 但是该方法较复杂,技术难度较大,而且有可能得到 非晶粉末
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压力模型铸造法
首先将合金在熔化腔中熔化,然后将熔化的合 金以一定速度和压力压入金属模型腔中,以实现快 速冷却而形成大块非晶合金.
由于液态金属对金属模型腔的充填速度很快, 并保持较大的压力,与金属模铸造相比,这种方法具 有更快的冷却速率,更有利于形成大块非晶合金.用 这种方法还可以直接制作形状较复杂的大块非晶 合金零件。