CN102463339B - 合金管材制作方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种合金管材制作方法和设备。该方法的特征在于包括：把一个模具（14）置于用于盛放熔融的液态合金（12）的容器（11）的液态合金出口（13）的下方，其中所述模具（14）具有一个模腔（15），且所述容器（11）具有所述液态合金出口（13）；使所述模具（14）的模腔（15）的上开口对着所述液态合金出口（13）；在所述模腔（15）的内壁上覆上一层导热率较低的材料（31）；使至少一部分所述液态合金（12）通过所述液态合金出口（13）流出并进入所述模腔（15）。采用本发明的方法，可以制成长度超过300毫米的非晶合金管材；而用现有技术的方法，所制成的管材长度基本上不超过200毫米。

Description

合金管材制作方法和设备
技术领域
本发明涉及合金管材尤其是非晶合金管材的制作方法和设备。
背景技术
合金管材，特别是非晶合金管材，在工程上有重要的用途。由于一些材料尤其是非晶合金材料的物理属性，其管材的制作有特殊的困难和/或受到特别的限制。
如图1所示意显示的，是现有技术中的一种金属特别是非晶合金管材铸造方案，其中，熔融的液态合金（或金属）12被放置在一个石英容器11里。石英容器11的下端有一个液态合金出口13。合金出口13的口径足够地小，使得表面张力的作用足以阻止液态合金12从合金出口13流出；对于大多数合金，能满足这样条件的表面张力条件的出口13的口径小于约3mm。借助适当的气动装置给容器11中的液态合金12施加压力作用（图1中用箭头P表示），迫使一部分液态合金16克服出口13处的表面张力而排出到容器11之外，并在压力作用P导致的冲力和/或重力作用之下下落到出口13下方的一个模具14的模腔15里。
如果模腔15的口径相对于液态合金部分16的尺寸足够地小，则落入模腔15的液态合金部分16会与模腔15的壁相接触，并在压力作用P导致的冲力和/或重力的作用下在模腔15里继续向下流动。由于模具14是常温的并可由诸如铜的导热材料制成，在液态合金部分16的下落过程里，液态合金部分16与模腔15的壁相接触的部分会被冷却，而液态合金部分16不与模腔15的壁接触的中间部分则继续下落，如此形成了附在模腔壁上的连续的一层冷凝的合金材料，从而形成了成型的管材17，而剩余的液态合金部分16则从模腔15的下端掉落出去。
这种铸造方法是一些合金尤其是非晶材料管材的一种实用的制作方法。但它有一个严重的缺陷，即所能制成的管材的长度有限制，一般在200毫米以下。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明人进行了深入的研究和探索，并提出了新颖而卓越的解决方案，克服了现有技术的上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种合金管材制作方法，其特征在于包括：
把一个模具置于一个用于盛放熔融的液态合金的容器的一个液态合金出口的下方，其中所述模具具有一个模腔，且所述容器具有所述液态合金出口，
使所述模具的模腔的上开口对着所述液态合金出口；
在所述模腔的内壁上覆上一层导热率较低的材料；
使至少一部分所述液态合金通过所述液态合金出口流出并进入所述模腔。
根据本发明的一个进一步的方面，提供了一种合金管材制作设备，其特征在于包括：
一个模具，所述模具具有一个模腔，所述模腔具有一个上开口；
覆在所述模腔的内壁上的一层导热率较低的材料；
所述模具用于被置于一个容器的一个液态合金出口的下方，并使所述模具的模腔的所述上开口对着所述液态合金出口，所述容器用于盛放熔融的液态合金，从而使至少一部分所述液态合金通过所述液态合金出口流出并从所述上开口进入所述模腔。
附图说明
图1示意显示了传统的一种合金管制作设备和方法。
图2示意显示了根据本发明的一个实施例的合金管制作设备和方法。
图3显示了用根据本发明的方法和设备制作的非晶合金管的实物照片。
具体实施方式
图2示意显示了的本发明的一个实施例，其中，熔融的液态合金（或金属）12被放置在一个石英容器11里。石英容器11的下端有一个液态合金出口13。合金出口13的口径足够地小，使得表面张力的作用足以阻止液态合金12的下落；把一个模具14置于所述液态合金出口13的下方，并使模具14的模腔15的上开口对着所述液态合金出口13（对于大多数熔融态的合金，能满足这样条件的表面张力条件的出口13的口径小于约3－4mm）。通过借助适当的气动装置给容器11中的液态合金12施加压力（图2中用箭头P表示），迫使一部分液态合金16克服出口13处的表面张力而被排出到容器11之外，并在压力作用P导致的冲力和/或重力作用之下下落到出口13下方的模具14的模腔15里。其中，在模腔15的壁上，覆上了一层导热率较低的材料31。
由于模腔15的口径相对于液态合金部分16的尺寸足够地小，所以，落入模腔15的液态合金部分16会与模腔15的壁上的导热率较低的材料层31相接触，并在压力作用P导致的冲力和/或重力的作用下在模腔15里继续向下流动。由于模具14是常温的并可由诸如铜的导热材料制成，在液态合金部分16的下落过程里，液态合金部分16与导热率较低的材料层31相接触的部分会被冷却，且导热率较低的材料层31降低了液态合金部分16与模腔15的壁之间的导热率，而液态合金部分16不与导热率较低的材料层31接触的中间部分则继续下落，如此形成了附在模腔壁上的连续的一层冷凝的非晶合金材料，从而形成了成型的非晶合金管材17。
其中，由于导热率较低的材料层31降低了液态合金部分16与模腔15的壁之间的导热率，液态合金部分16的冷却速度被减慢，因而液态合金部分16能够在模腔15里行进更长的距离，从而能够形成更长的管材17，而剩余的液态合金部分16（如果有的话）则可从模腔15的下端出口掉落出去。
根据本发明的一个具体实施例，所述导热率较低的材料31是从以下材料中选出的一种：
－脱模剂，
－耐热润滑离型剂，
－氮化硼涂料。
根据本发明的另一个具体实施例，所述导热率较低的材料31可以是上述材料的混合物。
表1中列出了可用于本发明的实施例的一些可商业获得的脱模剂、耐热润滑离型剂、氮化硼涂料。
图3显示了用本发明的实施例制成的非晶合金管材的样品的照片，该实施例中样品的材料成分为Ti41.5Cu42.5Zr2.5Hf5Ni7.5Si1。图3所示的实施例表明，采用本发明的方法和设备，可以制成长度超过300毫米的非晶合金管材；而在不使用导热率较低的材料31的情况下，所制成的管材长度基本上不超过200毫米。
应当理解的是，以上结合附图和实施例对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。
表1：用于涂覆模腔壁的导热率较低的材料
Figure GDA0000452919350000041

Claims (8)

1.一种合金管材制作方法，其特征在于包括：
把一个导热材料制成的模具（14）置于一个用于盛放熔融的液态合金（12）的容器（11）的一个液态合金出口（13）的下方，其中所述模具（14）具有一个模腔（15），且所述容器（11）具有所述液态合金出口（13）；
使所述模具（14）的模腔（15）的上开口对着所述液态合金出口（13）；
在所述模腔（15）的内壁上覆上一层导热率较低的材料（31）；
使至少一部分所述液态合金（12）通过所述液态合金出口（13）流出并进入所述模腔（15），
其中
所述液态合金出口（13）的口径足够地小，使得表面张力的作用足以阻止所述液态合金（12）从所述液态合金出口（13）流出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于使至少一部分所述液态合金（12）通过所述液态合金出口（13）流出并进入所述模腔（15）的步骤包括：
借助适当的气动装置给容器（11）中的所述液态合金（12）施加一个压力作用（P），迫使一部分液态合金（16）克服所述液态合金出口（13）处的所述表面张力而排出到所述容器（11）之外，并在所述压力作用（P）导致的冲力和/或重力作用之下下落到所述模腔(15)里。
3.根据权利要求1－2中任何一项所述的方法，其特征在于所述导热率较低的材料（31）是从以下材料中选出的一种：
－脱模剂，
－耐热润滑离型剂，
－氮化硼涂料。
4.根据权利要求1－2中任何一项所述的方法，其特征在于所述导热率较低的材料（31）是从以下材料中选出的至少两种的混合物：
－脱模剂，
－耐热润滑离型剂，
－氮化硼涂料。
5.一种合金管材制作设备，其特征在于包括：
一个模具（14），所述模具（14）具有一个模腔（15），所述模腔具有一个上开口；
覆在所述模腔（15）的内壁上的一层导热率较低的材料（31）；
所述模具（14）用于被置于一个容器（11）的一个液态合金出口（13）的下方，并使所述模具（14）的模腔（15）的所述上开口对着所述液态合金出口（13），所述容器（11）用于盛放熔融的液态合金（12），从而使至少一部分所述液态合金（12）通过所述液态合金出口（13）流出并从所述上开口进入所述模腔（15）；
所述容器（11）；
气动装置，
其中
所述液态合金出口（13）的口径足够地小，使得表面张力的作用足以阻止所述液态合金（12）从所述液态合金出口（13）流出。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：
借助所述气动装置给容器（11）中的所述液态合金（12）施加一个压力作用（P），迫使一部分液态合金（16）克服所述液态合金出口（13）处的所述表面张力而排出到所述容器（11）之外，并在所述压力作用（P）导致的冲力和/或重力作用之下下落到所述模腔(15)里。
7.根据权利要求5－6中任何一项所述的设备，其特征在于所述导热率较低的材料（31）是从以下材料中选出的一种：
－脱模剂，
－耐热润滑离型剂，
－氮化硼涂料。
8.根据权利要求5－6中任何一项所述的设备，其特征在于所述导热率较低的材料（31）是从以下材料中选出的至少两种的混合物：
－脱模剂，
－耐热润滑离型剂，
－氮化硼涂料。
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