CN104275458B - 用于熔融合金约束的不均匀地间隔的感应线圈 - Google Patents

Abstract

各种实施例提供用于在熔融期间将所述熔融的材料约束在熔融区内的装置和方法。所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料的容器以及具有沿其长度不均匀地间隔的线匝的感应线圈。感应线圈可具有充当第一(例如，负载)感应线圈的一系列线匝和充当第二(例如，约束)感应线圈的一系列线匝。可通过所述感应线圈的分开线匝来加热和约束所述容器中的材料。柱塞也可帮助在熔融期间约束材料。一旦对于所述熔融的材料所需温度已达到并保持，可停止所述感应线圈的操作并可使用所述柱塞将所述熔融的材料从所述容器顶入模具中。

Description

用于熔融合金约束的不均匀地间隔的感应线圈

相关申请的交叉引用

本申请与2012年10月15日提交的美国申请序列号13/651,654相关，该申请据此全文以引用方式并入。

技术领域

本公开整体涉及用于熔融材料并用于在熔融期间将所述熔融的材料约束在熔融区内的装置和方法。

背景技术

一些注塑机在将材料注入到模具中之前使用感应线圈来对材料进行熔融。然而，在水平设置的机器(其中材料在被定位成用于水平顶出的容器中熔融)中，除了来自感应线圈的磁通量外，熔融的金属上的重力趋于使熔体移离最高磁通量的区域，例如以流向和/或流出熔融区，这可造成难以控制熔体的均匀性和温度。

在被设计成用于水平顶出的容器中熔融的当前解决方案包括使用浇口，所述浇口与熔体接触并且物理地阻挡熔体(水平地)流出熔融区中的感应线圈。然而，会由于浇口构型而出现问题，其中浇口为与熔体的接触点，并且可能通过浇口引入杂质。此外，浇口构型可减少可供熔融区使用的空间，因为必须上下致动浇口以允许熔体流过。另外，由于存在对于在熔体的注入过程期间何时升高浇口的定时控制的挑战，熔体可能会不可取地流向和/或流出容器的水平顶出路径。另外，即使浇口材料是绝缘的，浇口也会从熔体传热，从而局部地降低熔体的温度，使熔融的合金的铸造性能受到负面影响。另外，浇口可能是耗材部件，需要在一定的使用次数之后更换，这增加了系统上每次浇铸的成本。

希望在加热或熔融熔体时于所需高温下在水平设计的系统的熔融区中约束熔体，而不必引入浇口来物理地阻挡熔体。

发明内容

根据本文实施例的用于在容器中熔融材料(例如，金属或金属合金)的所提议解决方案是将熔体或熔融的材料约束在熔融区内。

根据各种实施例，提供了一种装置。所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料的容器；以及被配置为熔融容器中的材料并约束其移动的第一感应线圈和第二感应线圈。所述第一感应线圈和第二感应线圈为单个感应线圈。所述装置可被配置为使材料形成为BMG部件。

根据各种实施例，提供了一种熔融材料的方法。所述方法包括：将可熔性材料插入容器中；并且以RF频率操作感应线圈以形成熔融的材料。所述感应线圈具有被配置为熔融和约束容器中的可熔性材料的第一感应线圈和第二感应线圈。

根据各种实施例，提供了一种操作装置的方法。所述方法包括：将可熔性材料插入容器中；以RF频率操作感应线圈以在容器中形成熔融的材料；以及停止感应线圈的操作。所述感应线圈具有操作性地连接的第一部分和第二部分。所述第一部分和第二部分沿着容器的轴线相对地远离彼此定位，使得在所述第一部分和第二部分之间形成空间。所述感应线圈在操作期间对处于线圈的第一部分和第二部分之间的空间内的容器中的熔融的材料施加力。

根据各种实施例，提供了一种装置。所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料的容器以及基本上围绕容器定位的感应线圈。所述感应线圈具有多个线圈线匝，所述多个线圈线匝被配置为以RF频率操作以在容器中形成熔融的材料。所述感应线圈被分成第一部分和第二部分，并且在所述第一部分和第二部分之间具有至少一个线匝。所述至少一个线匝与所述第一部分和第二部分这两者间隔一定距离。

另外，根据一个实施例，用于熔融的材料为BMG给料，并且可形成/模塑BMG部件。

附图说明

图1A提供了示例性块体凝固型无定形合金的温度-粘度图。

图1B提供了示例性块体凝固型无定形合金的时间-温度-转变(TTT)图的示意图。

图2示出了示意图，该图显示了用于熔融和约束材料的第一感应线圈和第二感应线圈的布置的示例性实施例。

图3示出了根据本教导内容的各种实施例的示例性注塑系统/装置的示意图。

图4示出了根据一个实施例的感应线圈。

图5示出了根据本教导内容的各种实施例的另一个示例性注塑系统/装置。

图6示出了根据本教导内容的各种实施例的用于熔融/模塑材料的方法。

图7示出了根据一个实施例的注塑系统中的感应线圈。

图8示出了根据一个实施例的注塑系统中的另一个感应线圈。

图9示出了根据一个实施例的注塑系统中的另一个感应线圈。

具体实施方式

在本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请据此全文以引用方式并入。

本文所用冠词“一个”和“一种”是指一个或多于一个(即，至少一个)冠词的语法对象。以举例的方式，“聚合物树脂”意指一种聚合物树脂或多于一种聚合物树脂。本文所引用的任何范围均包括端值在内。在本说明书的全文中所用的术语“基本上”和“约”用于描述并考虑小的波动。例如，它们可以指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。

块体凝固型无定形合金或块体金属玻璃(“BMG”)为最近开发的一类金属材料。这些合金可以相对较慢的速度凝固和冷却，并且它们在室温下保持无定形的非结晶(即，玻璃态)状态。无定形合金具有许多比其晶态对应物更优越的特性。然而，如果冷却速率不够快，则晶体可能在冷却期间形成于合金内部，使得无定形状态的有益效果可能丧失。例如，制造块体无定形合金部件的一个挑战在于由缓慢冷却或合金原材料中的杂质所导致的部件的局部结晶。由于在BMG部件中可能需要较高程度的非晶度(相反地，较低程度的结晶度)，因此需要开发用于铸造具有受控量的非晶度的BMG部件的方法。

图1A(得自美国专利7,575,040)示出了来自由Liquidmetal Technology制造的Zr--Ti--Ni--Cu--Be族VIT-001系列的示例性块体凝固型无定形合金的粘度-温度曲线图。应当指出的是，在形成无定形固体期间，不存在块体凝固型无定形金属的明显液体/固体转变。随着过冷却逐渐扩大，熔融的合金变得越来越粘，直至其在大约玻璃化转变温度处接近固体形式。因此，块体凝固型无定形合金的凝固前沿的温度可为大约玻璃化转变温度，此处出于拉出经淬火的无定形片材产品的目的，合金将实际上充当固体。

图1B(得自美国专利7,575,040)示出了示例性块体凝固型无定形合金的时间-温度-转变(TTT)冷却曲线或TTT图。与常规金属一样，块体凝固型无定形金属在冷却时不会经历液体/固体结晶转变。相反，随着温度降低(接近玻璃化转变温度Tg)，在高温(接近“熔融温度”Tm)下发现的高度流体化的非晶态形式的金属变得更粘，最终呈现常规固体的外在物理特性。

尽管块体凝固型无定形金属并不存在液体/结晶转变，但可将“熔融温度”Tm定义为对应结晶相的热力学液相线温度。在该机构下，块体凝固型无定形合金在熔融温度下的粘度可处于约0.1泊至约10,000泊的范围内，并且甚至有时低于0.01泊。在“熔融温度”下的较低粘度将提供使用块体凝固型无定形金属对壳体/模具的复杂精细部分进行更快且完全的填充，以便形成BMG部件。此外，熔融的金属形成BMG部件的冷却速率应使得在冷却期间时间-温度曲线不横向穿过界定图1B的TTT图中的结晶区的鼻形区域。在图1B中，Tnose为其中结晶最为迅速且在最短时间尺度内出现的临界结晶温度Tx。

过冷液相区(介于Tg与Tx之间的温度区域)是抵抗块体凝固型合金结晶的卓越稳定性的体现。在该温度区内，块体凝固型合金可作为高粘度液体存在。块体凝固型合金在过冷液相区中的粘度可以在玻璃化转变温度下的10¹²Pa·s低至结晶温度(过冷液相区的高温极限)下的10⁵Pa·s之间变化。具有这种粘度的液体可在所施加的压力下经受显著的塑性应变。本文的实施例利用过冷液相区中的较大塑性可成形性作为成形和分离方法。

需要对Tx进行一些阐释。在技术上，TTT图中所示的鼻形曲线将Tx描述为温度和时间的函数。因此，不管在加热或冷却金属合金时采取的是何种轨线，当碰到TTT曲线时，就已达到Tx。在图1B中，将Tx以虚线示出，因为Tx可从接近Tm变化至接近Tg。

图1B的示意性TTT图示出了在时间-温度轨线(示出为(1)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或高于Tm至低于Tg的压铸加工方法。在压铸期间，成形与快速冷却基本上同时发生以避免轨线碰到TTT曲线。在时间-温度轨线(示出为(2)、(3)和(4)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或低于Tg至低于Tm的超塑性成形(SPF)加工方法。在SPF中，将无定形BMG重新加热到过冷液相区中，此处可用的加工窗口可能比压铸大得多，从而导致工艺具备更佳的可控性。SPF工艺不需要快速冷却来避免在冷却期间出现结晶。另外，如示例性轨线(2)、(3)和(4)所示，SPF可在SPF期间的最高温度高于Tnose或低于Tnose、最高至约Tm的情况下进行。如果对一件无定形合金进行加热且设法避免碰到TTT曲线，则已加热到“介于Tg与Tm之间”，但不会达到Tx。

以20℃/分钟的加热速率得到的块体凝固型无定形合金的典型差示扫描量热仪(DSC)加热曲线主要描述了横跨TTT数据的特定轨线，其中将可能看到在某个温度下的Tg、当DSC加热斜坡跨过TTT结晶起点时的Tx、以及当同一条轨线跨过熔融的温度范围时的最终熔融峰。如果以如图1B中的轨线(2)、(3)和(4)的倾斜升温部分所示的快速加热速率来加热块体凝固型无定形合金，则可能完全避开TTT曲线，并且DSC数据将示出加热时的玻璃化转变但无Tx。考虑此过程的另一种方式为，只要轨线(2)、(3)和(4)不碰到结晶曲线，这些轨线便可落在TTT曲线的鼻部(以及甚至高于此的地方)与Tg线之间温度的任何位置处。这仅仅意味着轨线的水平平台可能随着提高加工温度而大幅变短。

相

本文中的术语“相”可指见于热力学相图中的相。相为遍及其中材料的所有物理特性基本上是一致的空间(例如，热力学系统)区域。物理特性的实例包括密度、折射率、化学组成、以及晶格周期性。将相简单地描述为材料的在化学上一致、在物理上不同和/或可机械分离的区域。例如，在处于玻璃罐中的由冰和水构成的系统中，冰块为一个相，水为第二相，并且水上方的湿空气为第三相。罐的玻璃为另一种分离相。相可以指固溶体，其可以是二元、三元、四元或更多元的溶液或化合物，例如金属互化物。又如，无定形相不同于结晶相。

金属、过渡金属和非金属

术语“金属”是指正电性的化学元素。本说明书中的术语“元素”通常是指可见于元素周期表中的元素。在物理上，基态中的金属原子包含部分填充的带，具有接近占有态的空态。术语“过渡金属”为元素周期表中第3族到第12族中的任何金属元素，其具有不完全的内电子层，并且在一系列元素中在最大正电性和最小正电性之间起到过渡连接的作用。过渡金属的特征在于多重价、有色化合物、以及形成稳定的络合离子的能力。术语“非金属”是指不具有丢失电子和形成阳离子能力的化学元素。

取决于应用，可使用任何合适的非金属元素，或它们的组合。合金(或“合金组合物”)可包括多种非金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种非金属元素。非金属元素可以是见于元素周期表的第13-17族中的任何元素。例如，非金属元素可以是F、Cl、Br、I、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、Sn、Pb和B中的任何一种。有时候，非金属元素也可以是第13-17族中的某些准金属(例如，B、Si、Ge、As、Sb、Te和Po)。在一个实施例中，非金属元素可包括B、Si、C、P或它们的组合。因此，例如，合金可包括硼化物、碳化物、或这两者。

过渡金属元素可以是钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、(rutherfordium)、(dubnium)、(seaborgium)、铍、(hassium)、(meitnerium)、(ununnilium)、(unununium)和ununbium中的任何一种。在一个实施例中，包含过渡金属元素的BMG可具有Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg中的至少一种。取决于应用，可使用任何合适的过渡金属元素、或它们的组合。所述合金组合物可包括多种过渡金属元素，例如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种过渡金属元素。

当前所描述的合金或合金“样品”或“样本”合金可具有任何形状或尺寸。例如，所述合金可具有微粒形状，其可具有例如球状、椭球状、线状、杆状、片状、薄片状或不规则形状的形状。所述微粒可具有任何尺寸。例如，它可具有介于约1微米和约100微米之间的平均直径，诸如介于约5微米和约80微米之间、诸如介于约10微米和约60微米之间、诸如介于约15微米和约50微米之间、诸如介于约15微米和约45微米之间、诸如介于约20微米和约40微米之间、诸如介于约25微米和约35微米之间。例如，在一个实施例中，微粒的平均直径介于约25微米和约44微米之间。在一些实施例中，可使用更小的微粒诸如纳米范围内的微粒，或者更大的微粒例如大于100微米的那些。

合金样品或样本还可具有大得多的尺度。例如，它可以是块体结构组件，例如铸块、电子设备的外壳/保护套或甚至是具有在毫米、厘米或米范围内的尺度的结构组件的一部分。

固溶体

术语“固溶体”是指固体形式的溶体。术语“溶体”是指两种或更多种物质的混合物，所述物质可为固体、液体、气体或这些的组合。该混合物可为均质的或异质的。术语“混合物”是指彼此结合并且通常能够分离的两种或更多种物质的组合物。一般来讲，这两种或更多种物质彼此不化学结合。

合金

在一些实施例中，本文所描述的合金组合物可被完全合金化。在一个实施例中，“合金”是指两种或更多种金属的均质混合物或固溶体，其中一种金属的原子取代或占据其他金属的原子之间的间隙位置；例如，黄铜是锌和铜的合金。与复合物不同，合金可以指金属基体中的一种或多种元素的部分的或完全的固溶体，诸如金属基体中的一种或多种化合物。本文的术语合金可以即指可给出单一固相微结构的完全固溶体合金也指可给出两种或更多种相的部分溶体。本文所描述的合金组合物可以指包含合金的合金组合物，或包含含合金复合物的合金组合物。

因此，完全合金化的合金可具有均匀分布的成分，不管是固溶体相、化合物相、还是这两者。本文所使用的术语“完全合金化”可考虑误差容限内的微小变化。例如，其可以指至少90％合金化的，诸如至少95％合金化的，诸如至少99％合金化的，诸如至少99.5％合金化的，诸如至少99.9％合金化的。本文的百分比可以指体积百分比或重量百分比，这取决于上下文。这些百分比可由杂质平衡，其就组成或相而言，可能不是合金的一部分。

无定形或非晶态固体

“无定形”或“非晶态固体”是指缺乏作为晶体特性的晶格周期性的固体。如本文所用，“无定形固体”包括“玻璃”，其是在加热时通过玻璃化转变而软化并转变成类液体状态的无定形固体。一般来讲，尽管无定形材料因化学键的性质而可在原子长度尺度下具有一些短程有序，但是它们缺乏晶体的长程有序特性。基于通过结构表征技术诸如X射线衍射和透射电子显微镜法所确定的晶格周期性可区分无定形固体和晶态固体。

术语“有序”和“无序”指定多粒子系统中一些对称性或相关性的存在或不存在。术语“长程有序”和“短程有序”基于长度尺度来区分材料中的有序。

固体中最严格形式的有序是晶格周期性：不断重复一定的样式(晶胞中的原子排列)以形成平移不变的空间拼接(tiling)。这是晶体的限定属性。可能的对称性分为14个布拉菲(Bravais)晶格和230个空间群。

晶格周期性意味着长程有序。如果仅已知一个晶胞，则通过平移对称性可准确地预测在任意距离处的所有原子位置。反过来通常是正确的，除了例如在具有完美确定性拼接但不具有晶格周期性的准晶体中。

长程有序表征其中相同样品的遥远部分展现相互关联的行为的物理系统。这可表示为相关性函数，即自旋-自旋相关性函数：G(x，x′)＝<s(x)，s(x′)>。

在上面的函数中，s为自旋量子数，并且x为特定系统中的距离函数。当x＝x′时该函数等于1，并且随着距离|x-x′|增加而减小。通常，其在较大距离处指数衰减至零，并且认为该系统为无序的。然而，如果相关性函数在大的|x-x′|处衰减至常数值，则可认为该系统具有长程有序性。如果其作为距离的幂衰减至零，则可称其为准长程有序。注意，所谓“大的|x-x′|”的值是相对的。

当定义其行为的一些参数为不随时间变化的随机变量时(即它们是淬火或冷冻的)，则可认为系统呈现淬火无序，如自旋玻璃。这与退火无序相反，在退火无序中，随机变量允许自己演变。本文的实施例包括包含淬火无序的系统。

本文所述的合金可为晶态、部分晶态、无定形、或基本上无定形。例如，合金样品/样本可包括至少一些结晶度，具有处于纳米和/或微米范围内的尺寸的晶粒/晶体。作为另外一种选择，合金可为基本上无定形的，例如完全无定形的。在一个实施例中，合金组合物至少基本上不是无定形的，例如为基本上晶态的，诸如为完全晶态的。

在一个实施例中，晶体或多个晶体在另外的无定形合金中的存在可理解为其中的“结晶相”。合金的结晶度程度(或在一些实施例中简称为“结晶度”)可以指存在于合金中的结晶相的量。所述程度可以指例如存在于合金中的晶体的分数。根据上下文，所述分数可以指体积分数或重量分数。对无定形合金的“无定形”的量度可以是无定形度。无定形度可用结晶度的程度来衡量。例如，在一个实施例中，具有低程度的结晶度的合金可被认为具有高程度的无定形度。在一个实施例中，例如，具有60体积％结晶相的合金可具有40体积％的无定形相。

无定形合金或无定形金属

“无定形合金”为具有大于50体积％的无定形含量，优选大于90体积％的无定形含量，更优选大于95体积％的无定形含量，并且最优选大于99体积％至几乎100体积％的无定形含量的合金。注意，如上所述，无定形度高的合金相当于结晶度程度低。“无定形金属”为具有无序的原子尺度结构的无定形金属材料。与晶态的并因此具有高度有序的原子排列的大多数金属相比，无定形合金为非结晶的。其中这种无序结构由冷却期间的液体状态直接产生的材料有时被称为“玻璃”。因此，通常将无定形金属称为“金属玻璃”或“玻璃态金属”。在一个实施例中，块体金属玻璃(“BMG”)可以指其微结构至少部分地为无定形的合金。然而，除极其快速冷却外，还存在许多制备无定形金属的方式，包括物理气相沉积、固态反应、离子辐照、熔体纺丝和机械合金化。不管无定形合金是如何制备的，它们可能均为单一类材料。

无定形金属可通过多种快速冷却方法制备。例如，可通过将熔融的金属溅射到旋转金属盘上来制备无定形金属。大约上百万度每秒的快速冷却可过快而不能形成结晶，并因此将材料“锁定”在玻璃状态。此外，可以低至足以允许厚层中无定形结构形成的临界冷却速率来制备无定形金属/合金，如块体金属玻璃。

术语“块体金属玻璃(“BMG”)、块体无定形合金(“BAA”)和块体凝固型无定形合金在本文中可互换使用。它们是指具有至少在毫米范围内的最小尺度的无定形合金。例如，所述尺度可为至少约0.5mm、诸如至少约1mm、诸如至少约2mm、诸如至少约4mm、诸如至少约5mm、诸如至少约6mm、诸如至少约8mm、诸如至少约10mm、诸如至少约12mm。取决于几何形状，所述尺度可以指直径、半径、厚度、宽度、长度等。BMG也可为具有在厘米范围内的至少一个尺度的金属玻璃，诸如至少约1.0cm、诸如至少约2.0cm、诸如至少约5.0cm、诸如至少约10.0cm。在一些实施例中，BMG可具有至少在米范围内的至少一个尺度。BMG可呈现上述的与金属玻璃有关的任何形状或形式。因此，在一些实施例中，本文所述的BMG在一个重要方面可能不同于通过常规沉积技术制成的薄膜，前者可具有比后者大得多的尺度。

无定形金属可为合金而不是纯金属。该合金可包含显著不同尺寸的原子，从而导致熔融状态中的低自由体积(并因此具有比其他金属和合金高至数个数量级的粘度)。该粘度防止原子充分移动以形成有序的晶格。材料结构可导致冷却期间的低收缩率和对塑性变形的抵抗性。晶界(在某些情况为晶态材料的弱点)的缺乏可例如导致对磨损和腐蚀的更佳抵抗性。在一个实施例中，无定形金属(技术上讲，亦即玻璃)还可比氧化物玻璃和陶瓷坚韧得多且不那么脆。

无定形材料的热导率可低于其晶态对应物的热导率。为了即使在较缓慢冷却期间仍实现无定形结构的形成，该合金可由三种或更多种组分制成，从而导致具有较高势能和较低形成几率的复杂晶体单元。无定形合金的形成可取决于多个因素：合金的组分的组成；组分的原子半径(优选具有超过12％的显著区别以获得高堆积密度和低自由体积)；以及混合组分的组合、抑制晶体成核、并延长熔融金属处于过冷却状态的时间的负热量。然而，由于无定形合金的形成基于很多不同的变量，因此可能难以事先确定合金组合物是否会形成无定形合金。

例如，硼、硅、磷及其他玻璃形成元素与磁性金属(铁、钴、镍)的无定形合金可为磁性的，具有低矫顽磁力和高电阻。高电阻导致在经受交变磁场时因涡流所致的低损耗，例如作为变压器磁芯的有用性质。

无定形合金可具有多种潜在有用的性质。具体地，它们趋于比类似化学组成的晶态合金更强硬，并且它们可承受比晶态合金更大的可逆(“弹性”)变形。无定形金属的强度直接源于它们的非晶态结构，所述非晶态结构可不具有限制晶态合金的强度的任何缺陷(例如位错)。例如，一种现代无定形金属，称为Vitreloy^TM，具有几乎是高级钛的抗拉强度两倍的抗拉强度。在一些实施例中，室温下的金属玻璃是不可延展的并且当在受力情况下加载时趋于突然失效，这限制了在注重可靠性的应用中的材料可应用性，因为即将发生的失效是不可见的。因此，为了克服该挑战，可使用金属基体复合物，该金属基体复合物具有包含可延展的晶态金属的枝晶粒子或纤维的金属玻璃基体。作为另外一种选择，可使用趋于导致脆化的一种或多种元素(例如，Ni)含量低的BMG。例如，可以使用不含Ni的BMG来提高BMG的延展性。

块体无定形合金的另一个有用性质是它们可以是真的玻璃；换句话讲，它们可在加热时软化并且流动。这可允许以与聚合物几乎相同的方式进行简单加工，例如通过注塑。因此，可使用无定形合金来制备运动器材、医疗设备、电子组件、以及设备和薄膜。可经由高速氧燃料技术来沉积无定形金属的薄膜作为保护性涂层。

材料可具有无定形相、结晶相、或它们两者。无定形和结晶相可具有相同的化学组成并且仅在微结构方面不同，即一者为无定形，而另一者为晶态。在一个实施例中的微结构是指由显微镜以25倍放大率或更高放大率显示的材料的结构。作为另外一种选择，这两个相可具有不同的化学组成和微结构。例如，组合物可为部分无定形、基本上无定形或完全无定形的。

如上所述，可通过合金中存在的晶体分数来测量非晶度的程度(并且反之为结晶度的程度)。该程度可以指合金中存在的结晶相的体积分数或重量分数。部分地无定形的组合物可以指其至少约5体积％，诸如至少约10体积％、诸如至少约20体积％、诸如至少约40体积％、诸如至少约60体积％、诸如至少约80体积％、诸如至少约90体积％是无定形相的组合物。已经在本申请的其他地方定义了术语“基本上”和“约”。因此，至少基本上无定形的组合物可以指其至少约90体积％，诸如至少约95体积％、诸如至少约98体积％、诸如至少约99体积％、诸如至少约99.5体积％、诸如至少约99.8体积％、诸如至少约99.9体积％为无定形的组合物。在一个实施例中，基本上无定形的组合物可具有存在于其中的一些附带的微量的结晶相。

在一个实施例中，相对于无定形相，无定形合金组合物可为均质的。在组成上均一的物质为均质的。这与异质的物质相反。术语“组成”是指物质中的化学组成和/或微结构。当将物质的体积划分成两半并且两半均具有基本上相同的组成时，该物质为均质的。例如，当微粒悬浮液的体积分为两半且两半均具有基本上相同体积的粒子时，该微粒悬浮液为均质的。然而，在显微镜下可能看到单独的粒子。均质物质的另一实例为空气，虽然空气中的粒子、气体和液体可被单独分析或从空气中分离，但其中的不同成分相等地悬浮。

相对于无定形合金为均质的组合物可指具有在其整个微结构中基本上均匀分布的无定形相的组合物。换句话讲，该组合物宏观上包括在整个组合物中基本上均匀分布的无定形合金。在可供选择的实施例中，该组合物可为具有无定形相的复合物，该无定形相中具有非无定形相。该非无定形相可为一种晶体或多种晶体。晶体可为任何形状例如球形、椭球形、线形、杆形、片形、薄片形或不规则形状的微粒形式。在一个实施例中，其可具有枝晶形式。例如，至少部分无定形的复合组合物可具有分散于无定形相基体中的枝晶形状的结晶相；该分散体可为均匀或非均匀的，并且该无定形相和结晶相可具有相同或不同的化学组成。在一个实施例中，它们具有基本上相同的化学组成。在另一个实施例中，结晶相可以比BMG相更易延展。

本文所描述的方法可应用于任何类型的无定形合金。类似地，本文中作为组合物或制品的成分描述的无定形合金可为任何类型。无定形合金可包括元素Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、Be、或它们的组合。即，合金可在其化学式或化学组成中包括这些元素的任意组合。所述元素可以不同的重量或体积百分比存在。例如，铁“基”合金可以指具有非轻微的重量百分比的铁存在于其中的合金，该重量百分比可为例如至少约20重量％、诸如至少约40重量％、诸如至少约50重量％、诸如至少约60重量％、诸如至少约80重量％。作为另外一种选择，在一个实施例中，上文所述的百分比可为体积百分比而不是重量百分比。因此，无定形合金可为锆基、钛基、铂基、钯基、金基、银基、铜基、铁基、镍基、铝基、钼基等等。该合金还可以不含前述元素中的任一种以适合特定目的。例如，在一些实施例中，该合金或包含合金的组合物可基本上不含镍、铝、钛、铍或它们的组合。在一个实施例中，该合金或复合物完全不含镍、铝、钛、铍或它们的组合。

例如，无定形合金可具有式(Zr，Ti)_a(Ni，Cu，Fe)_b(Be，Al，Si，B)_c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在30至75的范围内，b在5至60的范围内，并且c在0至50的范围内。作为另外一种选择，无定形合金可具有式(Zr，Ti)_a(Ni，Cu)_b(Be)_c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在40至75的范围内，b在5至50的范围内，并且c在5至50的范围内。该合金还可具有式(Zr，Ti)_a(Ni，Cu)_b(Be)_c，其中a、b和c各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在45至65的范围内，b在7.5至35的范围内，并且c在10至37.5的范围内。作为另外一种选择，合金可具有式(Zr)_a(Nb，Ti)_b(Ni，Cu)_c(Al)_d，其中a、b、c和d各自代表重量或原子百分比。在一个实施例中，以原子百分比计，a在45至65的范围内，b在0至10的范围内，c在20至40的范围内，并且d在7.5至15的范围内。前述合金体系的一个示例性实施例为由LiquidmetalTechnologies(CA，USA))制造的商品名为Vitreloy^TM，诸如Vitreloy-1和Vitreloy-101的Zr-Ti-Ni-Cu-Be基无定形合金。表1和表2中提供了不同系统的无定形合金的一些例子。

表1：示例性无定形合金组成成分

合金

原子％

原子％

原子％

原子％

原子％

原子％

原子％

原子％

1

Fe

Mo

Ni

Cr

P

C

B

68.00％

5.00％

5.00％

2.00％

12.50％

5.00％

2.50％

2

Fe

Mo

Ni

Cr

P

C

B

Si

68.00％

5.00％

5.00％

2.00％

11.00％

5.00％

2.50％

1.50％

3

Pd

Cu

Co

P

44.48％

32.35％

4.05％

19.11％

4

Pd

Ag

Si

P

77.50％

6.00％

9.00％

7.50％

5

Pd

Ag

Si

P

Ge

79.00％

3.50％

9.50％

6.00％

2.00％

6

Pt

Cu

Ag

P

B

Si

74.70％

1.50％

0.30％

18.0％

4.00％

1.50％

表2：附加的示例性无定形合金组合物(原子％)

合金

原子％

原子％

原子％

原子％

原子％

原子％

1

Zr

Ti

Cu

Ni

Be

41.20％

13.80％

12.50％

10.00％

22.50％

2

Zr

Ti

Cu

Ni

Be

44.00％

11.00％

10.00％

10.00％

25.00％

3

Zr

Ti

Cu

Ni

Nb

Be

56.25％

11.25％

6.88％

5.63％

7.50％

12.50％

4

Zr

Ti

Cu

Ni

Al

Be

64.75％

5.60％

14.90％

11.15％

2.60％

1.00％

5

Zr

Ti

Cu

Ni

Al

52.50％

5.00％

17.90％

14.60％

10.00％

6

Zr

Nb

Cu

Ni

Al

57.00％

5.00％

15.40％

12.60％

10.00％

7

Zr

Cu

Ni

Al

50.75％

36.23％

4.03％

9.00％

8

Zr

Ti

Cu

Ni

Be

46.75％

8.25％

7.50％

10.00％

27.50％

9

Zr

Ti

Ni

Be

21.67％

43.33％

7.50％

27.50％

10

Zr

Ti

Cu

Be

35.00％

30.00％

7.50％

27.50％

11

Zr

Ti

Co

Be

35.00％

30.00％

6.00％

29.00％

12

Zr

Ti

Fe

Be

35.00％

30.00％

2.00％

33.00％

13

Au

Ag

Pd

Cu

Si

49.00％

5.50％

2.30％

26.90％

16.30％

14

Au

Ag

Pd

Cu

Si

50.90％

3.00％

2.30％

27.80％

16.00％

15

Pt

Cu

Ni

P

57.50％

14.70％

5.30％

22.50％

16

Zr

Ti

Nb

Cu

Be

36.60％

31.40％

7.00％

5.90％

19.10％

17

Zr

Ti

Nb

Cu

Be

38.30％

32.90％

7.30％

6.20％

15.30％

18

Zr

Ti

Nb

Cu

Be

39.60％

33.90％

7.60％

6.40％

12.50％

19

Cu

Ti

Zr

Ni

47.00％

34.00％

11.00％

8.00％

20

Zr

Co

Al

55.00％

25.00％

20.00％

其他示例性的铁金属基合金包括组合物，诸如美国专利申请公开2007/0079907和2008/0305387中所公开的那些。这些组合物包括Fe(Mn、Co、Ni、Cu)(C，Si，B，P，Al)体系，其中Fe含量为60至75原子百分比，(Mn，Co，Ni，Cu)的总量在5至25原子百分比范围内，并且(C，Si，B，P，Al)的总量在8至20原子百分比范围内，以及包括示例性组合物Fe48Cr15Mo14Y2C15B6。它们也包括由Fe-Cr-Mo-(Y，Ln)-C-B、Co-Cr-Mo-Ln-C-B、Fe-Mn-Cr-Mo-(Y，Ln)-C-B、(Fe，Cr，Co)-(Mo，Mn)-(C，B)-Y、Fe-(Co，Ni)-(Zr，Nb，Ta)-(Mo，W)-B、Fe-(Al，Ga)-(P，C，B，Si，Ge)、Fe-(Co，Cr，Mo，Ga，Sb)-P-B-C、(Fe，Co)-B-Si-Nb合金、和Fe-(Cr-Mo)-(C，B)-Tm所述的合金体系，其中Ln表示镧系元素，并且Tm表示过渡金属元素。另外，无定向合金也可为美国专利申请公开2010/0300148中所述的示例性组合物Fe80P12.5C5B2.5、Fe80P11C5B2.5Si1.5、Fe74.5Mo5.5P12.5C5B2.5、Fe74.5Mo5.5P11C5B2.5Si1.5、Fe70Mo5Ni5P12.5C5B2.5、Fe70Mo5Ni5P11C5B2.5Si1.5、Fe68Mo5Ni5Cr2P12.5C5B2.5和Fe68Mo5Ni5Cr2P11C5B2.5Si1.5中的一种。

无定形合金还可为铁基合金，例如(Fe，Ni，Co)基合金。此类组合物的例子在美国专利6,325,868、5,288,344、5,368,659、5,618,359和5,735,975、Inoue等人，Appl.Phys.Lett.，(第71卷第464页(1997年))、Shen等人，Mater.Trans.，JIM，(第42卷第2136页(2001年))以及日本专利申请200126277(公开号2001303218 A)中有所公开。一种示例性组合物为Fe₇₂Al₅Ga₂P₁₁C₆B₄。另一个例子为Fe₇₂Al₇Zr₁₀Mo₅W₂B₁₅。美国专利申请公开2010/0084052中公开了可用于本文涂层中的另一种铁基合金体系，其中无定形金属包含例如锰(1至3原子％)、钇(0.1至10原子％)以及硅(0.3至3.1原子％)，组成范围在括号内给出；并且包含如下元素：铬(15至20原子％)、钼(2至15原子％)、钨(1至3原子％)、硼(5至16原子％)、碳(3至16原子％)，并且余量为铁，指定的组成范围在括号内给出。

无定形合金也可为由美国专利申请公开2008/0135136、2009/0162629和2010/0230012所述的Pt-或Pd-基合金中的一种。示例性组合物包括Pd44.48Cu32.35Co4.05P19.11、Pd77.5Ag6Si9P7.5和Pt74.7Cu1.5Ag0.3P18B4Si1.5。

前述的无定形合金体系还可包含附加的元素，诸如附加的过渡金属元素，包括Nb、Cr、V和Co。所述附加的元素可小于或等于约30重量％、诸如小于或等于约20重量％、诸如小于或等于约10重量％、诸如小于或等于约5重量％的量存在。在一个实施例中，附加的任选元素为钴、锰、锆、钽、铌、钨、钇、钛、钒和铪中的至少一种以形成碳化物并进一步改善耐磨性和耐腐蚀性。其他的任选元素可包括磷、锗和砷，总量至多约2％，并且优选地少于1％，以降低熔点。另外，附带的杂质应小于约2％，并且优选地为0.5％。

在一些实施例中，具有无定形合金的组合物可包含少量的杂质。可有意添加杂质元素以改变组合物的性质，诸如改善机械性质(例如，硬度、强度、断裂机构等)和/或改善抗腐蚀性。作为另外一种选择，杂质可作为不可避免的附带杂质如作为加工和制造的副产物获得的那些而存在。杂质可小于或等于约10重量％、诸如约5重量％、诸如约2重量％、诸如约1重量％、诸如约0.5重量％、诸如约0.1重量％。在一些实施例中，这些百分比可为体积百分比而不是重量百分比。在一个实施例中，合金样品/组合物基本上由无定形合金组成(仅具有少量的附带杂质)。在另一个实施例中，该组合物包含无定形合金(没有可观察到的痕量杂质)。

在一个实施例中，最终部件超过块体凝固型无定形合金的临界浇铸厚度。

在本文的实施例中，过冷液相区(其中块体凝固型无定形合金可作为高粘度液体而存在)的存在允许超塑性成形。可获得大的塑性变形。在过冷液相区中经受大的塑性变形的能力被用于成形和/或切割工艺。与固体相反，液体块体凝固型合金局部产生变形，这极大地降低了切割和成形所需的能量。切割和成形的容易性取决于合金、模具和切割工具的温度。随着温度提高，粘度会下降，因此切割和成形就越容易。

本文的实施例可利用例如用无定形合金在Tg与Tx之间进行的热塑性成形工艺。在本文中，根据在典型加热速率(例如20℃/分钟)下的标准DSC测量值，将Tx和Tg确定为结晶温度的起始点和玻璃化转变温度的起始点。

无定形合金组分可具有临界浇铸厚度，并且最终部件可具有比临界浇铸厚度更大的厚度。此外，将加热和成形操作的时间和温度选择为使得无定形合金的弹性应变极限可基本上保持不小于1.0％，并且优选地不小于1.5％。在本文实施例的上下文中，大约玻璃化转变的温度意指成形温度可低于玻璃化转变温度、处在玻璃化转变温度处或在玻璃化转变温度周围、以及高于玻璃化转变温度，但优选地处在低于结晶温度T_x的温度。采用与加热步骤处的加热速率类似的速率，并且优选地采用高于加热步骤处的加热速率的速率来进行冷却步骤。冷却步骤还优选地在成形和成型负荷仍得以保持的同时实现。

电子设备

本文的实施例在使用BMG制造电子设备的过程中可为有价值的。本文的电子设备可以指本领域已知的任何电子设备。例如，其可为电话诸如手机和座机电话，或任何通信设备诸如智能电话(包括例如iPhone^TM)，以及电子邮件发送/接收设备。其可为显示器，诸如数字显示器、电视监视器、电子书阅读器、便携式网页浏览器(例如，iPad^TM)、以及计算机监视器的一部分。其还可为娱乐设备，包括便携式DVD播放机、常规DVD播放机、蓝光碟片播放机、视频游戏控制器、音乐播放机例如便携式音乐播放机(例如，iPod^TM)等。其还可为提供控制的设备的一部分，例如控制图像流、视频流、声音流(例如，AppleTV^TM)，或其可为用于电子设备的遥控器。其可为计算机或其附件的一部分，诸如硬盘塔外壳或保护套、膝上型计算机外壳、膝上型计算机键盘、膝上型计算机触控板、台式计算机键盘、鼠标和扬声器。该制品还可以应用于诸如手表或时钟的设备。

根据本文实施例的用于在容器中熔融材料(例如，金属或金属合金)的所提议解决方案是将熔体或熔融的材料约束在熔融区内。

实施例涉及用于在采用具有螺旋线匝的分开部分的感应线圈的串列熔融装置中控制熔融给料的位置和形状的装置和方法。所述感应线圈具有充当熔融线圈的第一部分和充当约束线圈的第二部分。由“约束”线圈所产生的拉普拉斯力抵抗由熔融线圈所产生的拉普拉斯力(该力趋于将可熔性材料或合金推出容器)，而不会显著减少可熔性材料的感应加热。这使材料得以熔化并可控制地引入到另一个系统诸如冷室压铸机中以用于随后成形。其还使材料受到电磁约束，而不必使用物理阻碍物来约束材料。

图2示出了感应线圈的一个实施例。所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料诸如图2所示的铸块204的容器。示出了被配置为在其中熔融所述材料的第一感应线圈；以及与所述第一感应线圈串列定位的第二感应线圈，所述第二感应线圈被配置为熔融所述材料以及约束其移动。第一部分或第一感应线圈和第二部分或第二感应线圈是操作性地连接并被配置为以相同频率操作的单个感应线圈的一部分。所述第一部分和第二部分沿着容器的轴线相对地远离彼此定位，使得在所述第一部分和第二部分之间形成空间。所述感应线圈在其操作期间(例如，在RF施加期间)对处于线圈第一部分和第二部分之间的空间内的容器中的熔融的材料施加力。因此，图2示出了执行加热和约束这两种功能的线圈构型。在操作中，熔体温度和搅拌在第一线圈与第二线圈之间的区域中保持相对均匀。所述第二感应线圈可被配置为充当浇口或阀，以用于将熔融的材料在水平方向上的移动约束在容器内。在一个实施例中，第一感应线圈200为负载或加热线圈，并且第二感应线圈202为约束线圈。作为另外一种选择，在另一个实施例中，第一感应线圈为约束线圈，并且第二感应线圈为加热线圈。所述单个感应线圈可具有经调谐的频率以使可熔性材料(例如，铸块的形式)上的热能生成最大化以及使施加于熔体上的力最大化。

仅出于说明目的，应当理解，图2提及从右向左将熔融的材料在水平方向上从容器注入模具中。因此，在这些例证性实施例中，第一感应线圈为加热线圈，并且第二感应线圈为约束线圈。然而，移动的方向和加热/约束线圈分配并非意在是限制性的。所述装置还可包括附加的感应线圈，该感应线圈位于容器的顶出端处或容器的顶出端的相对侧上。附加的感应线圈未在图2中示出。

容器(未在图2中示出，但相反示出了容器内的铸块)可沿着第一感应线圈或第二感应线圈的水平轴线定位，使得容器中材料的移动为沿着容器的顶出路径的水平方向。

在一个实施例中，可熔性材料通过可具有或不具有基本上呈U形的通道的水冷舟皿、容器或器皿而被约束在其底部。

在这些实施例的任一个中，用于熔融的所述材料可包括BMG给料，并且所述装置被配置为将所述材料模塑成BMG部件。

根据各种实施例，提供了一种装置。所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料的容器；以及被配置为熔融容器中的材料并约束其移动的第一感应线圈和第二感应线圈。所述第一感应线圈和第二感应线圈为单个感应线圈。所述装置可被配置为使材料成形为BMG部件。

根据各种实施例，提供了一种熔融材料的方法。所述方法包括：将可熔性材料插入容器中；以及以RF频率操作感应线圈以形成熔融的材料。所述感应线圈具有被配置为熔融和约束容器中的可熔性材料的第一感应线圈和第二感应线圈。

根据各种实施例，提供了一种操作装置的方法。所述方法包括：将可熔性材料插入容器中；以RF频率操作感应线圈以在容器中形成熔融的材料；以及停止感应线圈的操作。所述感应线圈具有被配置为熔融和约束容器中的可熔性材料的第一感应线圈和第二感应线圈。

根据各种实施例，提供了一种操作装置的方法。所述方法包括：将可熔性材料插入容器中；以RF频率操作感应线圈以在容器中形成熔融的材料；以及停止感应线圈的操作。所述感应线圈具有操作性地连接的第一部分和第二部分。所述第一部分和第二部分沿着容器的轴线相对地远离彼此定位，使得在所述第一部分和第二部分之间形成空间。所述感应线圈在操作期间对处于线圈的第一部分和第二部分之间的空间内的容器中的熔融的材料施加力。

根据各种实施例，提供了一种装置。所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料的容器以及基本上围绕容器定位的感应线圈。所述感应线圈具有多个线圈线匝，所述多个线圈线匝被配置为以RF频率操作以在容器中形成熔融的材料。所述感应线圈被分成第一部分和第二部分，并且在所述第一部分与第二部分之间具有至少一个线匝。所述至少一个线匝与所述第一部分和第二部分这两者间隔一定距离。

本文示出的方法、技术和设备并不旨在受所示实施例的限制。如本文所公开，装置或系统(或设备或机器)被配置为执行材料(诸如无定形合金)的熔融和注塑。所述装置被配置为通过以下方式来处理此类材料或合金：在较高的熔融温度下熔融，然后将熔融的材料注入模具中以进行模塑。如下文进一步描述，装置的部件彼此串列定位。根据实施例，装置的部件(或到达其的通道)和/或装置或系统自身在水平轴线上对齐。

在一个实施例中，装置的部件和/或装置或系统自身以相对于水平轴线成一定角度对齐。容器可以一定角度倾斜，使得由本文公开的感应线圈正熔融的材料或感应线圈中已熔融的材料受到重力影响。例如，容器可以相对于系统的水平方向和纵向方向成锐角沿对角定位，使得容器的注入端(例如，图中的左侧)高于容器的柱塞端(例如，图中的右侧)或者相对于柱塞端向上定位。容器的成角度位置可因在注入[到模具中]之前减少了熔融的材料的溢出而有助于约束熔融的材料(连同线圈及其设计一起)。

以下实施例仅用于示例的目的，并且不旨在是限制性的。

图3示出了用于实施感应线圈的所公开实施例的示例性装置的示意图。更具体地，图3示出了注塑装置300。根据一个实施例，注塑系统300可包括熔融区310，该熔融区被配置为熔融在其中所接收的可熔性材料305；和至少一个柱塞杆330，该柱塞杆被配置为将熔融的材料305从熔融区310顶出并且使其进入模具340中。在一个实施例中，至少柱塞杆330和熔融区310串列并在水平轴线(例如，X轴)上提供，使得柱塞杆330在水平方向上(例如，沿着X轴)基本上穿过熔融区310移动，从而将熔融的材料305移动到模具340中。模具可邻近熔融区来定位。

可熔性材料可以任意种形式接收在熔融区中。例如，可将可熔性材料以铸块(固态)、半固态、预热的浆液、粉末、球剂等形式提供到熔融区310中。在一些实施例中，加载料口(例如铸块加载料口318的例证性例子)可作为注塑装置300的一部分提供。加载料口318可为在机器内的任意个位置处提供的独立开口或区域。在一个实施例中，加载料口318可为穿过机器的一个或多个部件的通路。例如，材料(例如，铸块)可通过柱塞330沿水平方向插入容器312中，或可沿水平方向从注入装置300的模具侧插入(例如，穿过模具340和/或穿过传送套筒350进入容器312中)。在其他实施例中，可以其他方式和/或使用其他设备(例如，穿过注入装置的相对端)将可熔性材料提供到熔融区310中。

熔融区310包括熔融机构，所述熔融机构被配置为接收可熔性材料并且在材料被加热至熔融状态时保存材料。熔融机构可为例如容器312的形式，该容器312具有用于接收可熔性材料并且被配置为对其中的材料进行熔融的主体。在整个本发明中所用的容器是由用于将物质加热至高温的材料所制成的器皿。例如，在一个实施例中，容器可为坩埚，诸如船型坩埚或凝壳炉等。在一个实施例中，容器312是被配置为当在真空(例如，由真空设备或泵在真空口332处施加的真空)下时用于一种或多种可熔性材料的冷床熔炼设备。在一个实施例中，如下文进一步描述，容器为温度调节的容器。

容器312还可具有将材料(例如，给料)输入到其主体的接收或熔融部分314中的入口。在图中所示的实施例中，容器312的主体可包括基本U形的结构。然而，所示的形状不旨在是限制性的。容器312可包括任意种形状或构型。容器的主体具有长度并且可在纵向和水平方向上延伸，使得使用柱塞330将熔融的材料从该主体中水平地移除。例如，主体可包括基部，该基部具有从基部竖直延伸的侧壁。用于加热或熔融的材料可被接收在容器的熔融部分314中。熔融部分314被配置为接收将于其中熔融的可熔性材料。例如，熔融部分314具有用于接收材料的表面。容器312可使用注入装置用于递送的一种或多种设备(例如，加载料口和柱塞)将材料(例如，以铸块的形式)接收在其熔融部分314中。

在一个实施例中，主体和/或其熔融部分314可包括基本上呈圆形和/或光滑的表面。例如，熔融部分314的表面可以形成为弧形形状。然而，主体的形状和/或表面并非旨在为限制性的。主体可以是一体的结构，或由连接或机加工在一起的独立部件形成。容器312的主体可由任何数量的材料(例如，铜、银)形成，包括一个或多个涂层和/或构型或设计。例如，一个或多个表面可具有在其中的凹部或凹槽。

容器312的主体可被配置为接收在水平方向穿过其中的柱塞杆以用于移动熔融的材料。即，在一个实施例中，熔融机构与柱塞杆位于同一轴线上，并且主体可被配置为和/或尺寸被设计为接收柱塞杆的至少一部分。因此，柱塞杆330可被配置为通过基本上穿过容器312移动而将熔融的材料(在加热/熔融之后)从容器移动到模具340中。参考图3中装置300的例示的实施例，例如，柱塞杆330将沿水平方向从右向左移动穿过容器312，从而将熔融的材料朝着模具340移动并且将熔融的材料推入模具340中。

为了加热熔融区310并且使接收在容器312中的可熔性材料熔融，注入装置300还包括用于加热和熔融可熔性材料的热源。

容器的至少熔融部分314，或者基本上整个主体本身，被配置为在熔融区310中受热，从而熔融接收在其中的材料。使用例如定位在被配置为熔融可熔性材料的熔融区310内的感应源来实现加热。在一个实施例中，感应源具有相邻于容器312定位的两个部分320L、320C(将在下文进一步描述)。例如，感应源可为线圈的形式，该线圈基本上围绕容器主体的长度以螺旋模式定位。因此，容器312可被配置为通过使用电力供应或电源325向至少感应源/线圈320L提供电源来对熔融部分314内的可熔性材料(例如，已插入的铸块)进行感应熔融。因此，熔融区310可包括感应区。感应源被配置为在不熔融和润湿容器312的情况下对容器312所容纳的任何材料进行加热和熔融。感应线圈向容器312发射射频(RF)波。如图3所示，围绕容器312的线圈可被配置为沿着水平轴线(例如，X轴)在水平方向上定位。

在一个实施例中，容器312为温度调节容器。此类容器可包括一个或多个温度调节通道，所述一个或多个温度调节通道被配置为使气体或液体(例如，水、油或其他流体)在其中流动以在容器中所接收的材料的熔融期间调节容器312的主体的温度(例如，强制冷却容器)。此类强制冷却坩埚还可提供在与柱塞杆相同的轴线上。一个或多个冷却通道可以帮助防止容器312自身的主体被过度加热和熔融。可将一个或多个冷却通道连接至冷却系统，该冷却系统被配置为诱发气体或液体在容器中流动。一个或多个冷却通道可包括用于流体从中流过的一个或多个入口和出口。冷却通道的入口和出口可以任意种方式配置并且并非旨在受到限制。例如，一个或多个冷却通道可相对于熔融部分314定位，使得上面的材料被熔融并调节容器温度(即，吸收热，并使容器冷却)。一个或多个冷却通道的数量、定位和/或方向不应受到限制。当感应源320L通电时，冷却液体或流体可被配置为在可熔性材料熔融期间流经所述一个或多个冷却通道。

当材料在容器312中熔融之后，可使用柱塞330来迫使熔融的材料离开容器312并进入模具340中以模塑成物件、部件或工件。在可熔性材料为合金诸如无定形合金的情况下，模具340被配置为形成模塑的块体无定形合金物件、部件或工件。模具340具有用于穿过其中接收熔融的材料的入口。容器312的输出口和模具340的入口可串列并且在水平轴线上提供，使得柱塞杆330在水平方向上穿过容器的主体移动以顶出熔融的材料并经由模具340的入口进入模具340中。

如先前所指出的那样，用于对诸如金属或合金的材料进行模塑的诸如注塑系统300的系统可在迫使熔融的材料进入模具或模腔时实施真空。注塑系统300还可包括被配置成在真空口312处将真空压力施加于至少熔融区310和模具340的至少一个真空源或泵。可至少向注塑系统300的用于对其中的材料进行熔融、移动或传送以及模塑的部件施加真空压力。例如，容器312、传送套筒350和柱塞杆330可全部处在真空压力下和/或封闭在真空室中。

在一个实施例中，模具340为真空模具，该真空模具为被配置成在对材料进行模塑时调节其中的真空压力的封闭结构。例如，在一个实施例中，真空模具340包括彼此相邻地(分别地)定位的第一板(也称为“A”模具或“A”板)、第二板(也称为“B”模具或“B”板)。第一板和第二板通常各具有与其相关联的模具腔体以用于对第一板与第二板之间的熔融的材料进行模塑。腔体被配置为经由注入套筒或传送套筒350对接收在其间的熔融的材料进行模塑。模具腔体可包括用于对其中的部件进行成形和模塑的部件腔体。

通常，第一板可连接至传送套筒350。根据一个实施例，柱塞杆330被配置为将熔融的材料穿过传送套筒350从容器312移动到模具340中。传送套筒350(本领域和本文中有时称为射料套筒、冷套筒或注入套筒)可在熔融区310与模具340之间提供。传送套筒350具有开口，该开口被配置为接收熔融的材料并允许(使用柱塞330)传送熔融的材料穿过其中并进入模具340。其开口可沿着水平轴线(例如，X轴)在水平方向上提供。传送套筒不需要是冷室。在一个实施例中，至少柱塞杆330、容器312(例如，其接收或熔融部分)以及传送套筒350的开口串列并且在水平轴线上提供，使得柱塞杆330可在水平方向上穿过容器312移动以便将熔融的材料移动到传送套筒350的开口中(并随后穿过该开口)。

经由(例如，第一板中的)入口在水平方向上将熔融的材料推送穿过传送套筒350并进入一个或多个模具腔体内以及第一板与第二板之间。在材料的模塑期间，所述至少第一板和第二板被配置为基本上消除其间的材料(例如，无定形合金)例如向氧气和氮气的暴露。具体地讲，施加真空，使得基本上排除板和它们的腔体内的大气。使用通过真空管路332连接的至少一个真空源将真空压力施加至真空模具340内部。例如，在熔融和后续的模塑循环期间，系统上的真空压力或水平可以保持在1×10^-1至1×10^-4托之间。在另一个实施例中，在熔融和模塑过程期间，真空水平保持在1×10^-2至约1×10^-4托之间。当然，可以使用其他压力水平或范围，诸如1×10^-9托至约1×10^-3托，和/或1×10^-3托至约0.1托。顶出机构(未示出)被配置为将模塑的(无定形合金)材料(或模塑的部件)从模具340的第一板和第二板之间的模具腔体顶出。顶出机构与致动机构(未示出)相关联或连接至所述致动机构，所述致动机构被配置为经致动以便顶出模塑的材料或部件(例如，在第一部件和第二部件水平地且相对地远离彼此移动之后，在释放至少所述板之间的真空压力之后)。

在装置300中可采用任何数量或类型的模具。例如，可在第一板和第二板之间和/或相邻于第一板和第二板提供任何数量的板以形成模具。本领域中称为“A”系列、“B”系列和/或“X”系列模具的模具例如可在注塑系统/装置300中实施。

均匀加热要熔融的材料的以及在此类注塑装置300中保持熔融的材料的温度将有助于形成均匀的模塑部件。仅出于说明目的，要熔融的材料在本公开通篇均被描述和示出为铸块305的形式，即固态给料的形式；然而，应当指出的是，可将要熔融的材料以固态、半固态、预热的浆液、粉末、球剂等形式接收到注塑系统或装置300中，并且材料的形式不是限制性的。此外，仅出于举例说明目的，容器312的所示视图为沿U形舟皿/容器的X轴截取的剖视图。

在串列并且在水平方向上定位的注塑装置中，使大多数电源输入进入用于熔融的材料中，将材料约束在熔融区中，与感应线圈相邻，对于一致的熔融循环是有效的，而不是例如使熔融的材料朝着容器的顶出路径流动和/或流出该顶出路径。如本文所公开，图3中的示例性注塑装置/系统300包括螺旋线圈形式的感应源，所述螺旋线圈的线匝纵向隔开以充当多个独立的感应线圈，诸如负载感应线圈320L和约束感应线圈320C，同时仍然是单个线圈的一部分。更具体地，以对于容器312中的材料提供加热以及负载和约束能力的方式，使感应线圈320的线匝不均匀地间隔。

图4示出了容器412以及具有被配置用于注塑系统中的不均匀间隔部分的感应线圈420的实施例。感应线圈420的各部分可对放置在容器412内部的用于熔融的材料405例如金属/金属合金施加力，并且最终，当材料405熔融时，感应线圈420对处于线圈420的各部分之间的空间内的熔融的材料405施加力。这些力可起到将熔融的材料向内挤压到容器的中心的作用，如图所示。与此同时，当在通过感应线圈进行加热期间对熔融的材料进行平整时，这些力可将熔融的材料405推出感应线圈420，例如在感应线圈420的端部推出。与此实施例相关的附加描述在下文进一步参考例如图7-9提供。

如本文所公开，图3中的示例性注塑装置/系统300包括多个独立的感应线圈，诸如负载感应线圈320L和约束感应线圈320C，它们作为单个线圈的一部分提供。在实施例中，感应线圈320L和320C可向容器312发射射频(RF)波。线圈320L和320C可以呈锥形或可以不呈锥形。线圈320L和320C可包括例如球形线圈。在实施例中，线圈可具有相同或不同形状，使得生成的RF场可根据需要进行调谐，例如更具方向性。例如，约束感应线圈320C可以为锥形或圆锥形线圈，其具有与负载感应线圈320L间隔的、面向负载感应线圈320L的宽区域。通过使用经调谐的RF场，约束感应线圈320C可生成更大的力，并将力朝负载感应线圈320L施加于熔体。然后可相对于负载感应线圈320L来约束熔体/熔融的材料。

约束感应线圈320C可与负载感应线圈320L间隔开，但以串列方式配置。约束感应线圈320C可被配置为邻近熔融区310的顶出端。负载感应线圈320L可被配置为对放置在容器310的熔融部分314中的用于熔融的材料305进行加热/熔融。约束感应线圈320C可被配置为在加热/熔融过程期间将熔体或熔融的材料定位和/或约束在负载感应线圈320L内。约束感应线圈320C可阻止熔体或熔融的材料流出负载感应线圈320L，并且容器312中的材料305可保持受热和熔融。同样地，当对熔体/熔融的材料进行平整时，熔体/熔融的材料可被约束在装置/系统300的熔融区310内，并可使热量损失最小化。

约束感应线圈320C和负载感应线圈320L以某一频率f_熔融来操作。然而，基于感应线圈的配置(例如，线匝数)，约束感应线圈320C可对熔体施加此类力(例如，拉普拉斯力)以抵抗由负载感应线圈所产生的力(该力趋于将熔体推出)，并将熔体推回而将其约束在靠近负载感应线圈320L的容器内。

在实施例中，如图5所示，感应线圈可具有负载感应线圈320L、第一约束感应线圈320C1以及第二约束感应线圈320C2。第二约束感应线圈320C2可被配置为在相对于约束感应线圈320C1的容器的相对端，即在注入路径的相对侧，与负载感应线圈320L串列。第一约束感应线圈320C1和第二约束感应线圈320C2可具有类似或不同量的螺旋线匝，但以与负载感应线圈320L相同的频率运行。可相对于负载感应线圈320L约束容器312中的熔体305，使之不离开负载感应线圈320L的两端。

在实施例中，当BMG用作注塑装置300/500中的材料时，可形成具有高弹性极限、耐腐蚀和低密度的制品/部件。

如本文所公开，然后通过以不均匀方式使感应线圈的相邻线匝在纵向方向上间隔开可改变负载感应线圈320C和约束感应线圈320C(或320C1和320C2)的从其产生的磁场之间的频率、功率、相互作用等，使得容器312中的材料305可受热/熔融并被进一步约束在容器312内。

图6示出了使用如图3和5所示的装置300和/或500，以及线圈形式的感应源诸如图3或图5所示的负载感应线圈320L和约束感应线圈320C，或图7-9(随后所述)中任一者所示的感应线圈420的实施例中的任一者，根据本公开的实施例来熔融材料的方法600，但本文公开的装置和方法不以任何方式彼此限制。

在图6的块610处，获得和/或设计装置以包括例如容器312和不均匀地间隔的感应线圈，所述容器312被配置为接收用于在其中熔融的材料305。一般而言，可以下列方式操作注塑装置300/500：可将用于熔融的可熔性材料305(例如，单个铸块形式的无定形合金或BMG)加载到给料机构(例如，加载料口318)中，插入并接收到容器312中的熔融区310中(被感应线圈围绕)。可根据需要使用注塑机“喷嘴”冲程或柱塞330来将材料移动到容器312的熔融部分314中。

在一个实施例中，柱塞330头可任选地用于将可熔性材料保持或约束在容器312的熔融部分314中(例如，参见图8和9)。在块620处，对齐柱塞330以在熔融过程期间将材料305约束在例如装置300中的容器312的第一侧或右侧。

在块630处，以相同RF频率操作不均匀地间隔的感应线圈以约束和熔融材料305。可例如经由电源325L向感应线圈供应电力而在整个感应过程中加热材料305。感应线圈320C的约束侧可对熔融的材料施加力，如拉普拉斯力，从而抵抗感应线圈的负载侧320L所产生的力，以控制串列熔融装置中的熔融的材料或熔融给料的位置和形状，而不会显著减少熔融的材料305的感应加热。在加热/熔融期间，可激活冷却系统以使(冷却)液体在容器312的任何冷却通道316中流动。注塑机通过关闭或打开的回路系统来控制温度，这将使材料305在具体温度(例如，使用温度传感器362和控制器364检测)下稳定。

一旦对于容器312中的熔体所需温度已达到并保持，即可通过关闭感应线圈来“打开”容器312的顶出路径，使得熔体/熔融的材料可随后穿过顶出路径从容器顶出到模具340中，如任选地使用柱塞进行，如图6的块640可以看出。模具340可为铸造机例如冷室压铸机中的任何模具。可沿着水平轴线(X轴)在水平方向上(例如，如图3和5所示的从右到左)执行注入。可使用柱塞330对此进行控制，该柱塞可例如使用伺服驱动的驱动器或液压式驱动器激活。例如，模具340被配置为通过入口接收熔融的材料并且被配置为在真空下对熔融的材料进行模塑。即，将熔融的材料注入到所述至少第一板和第二板之间的真空腔体内以在模具340中模塑部件。如先前所指出的那样，在一些实施例中，材料可以是用于模塑块体无定形合金部件的无定形合金材料。一旦模具腔体已开始填充，可将压力(通过柱塞)保持在给定水平以将熔融的材料“封装”到模具腔体内的剩余空隙区域中并对材料进行模塑。在模塑过程(例如，大约10至15秒)之后，可释放向至少模具340(或者整个装置300/500)施加的真空。然后打开模具340并使凝固部件暴露于大气。在实施例中，致动顶出机构以通过致动设备(未示出)从模具340的所述至少第一板与第二板之间顶出凝固的模塑物件。此后，可再次开始该过程。然后可通过将所述至少第一板和第二板相对于彼此并朝向彼此移动使得第一板和第二板彼此相邻，来关闭模具340。一旦柱塞330已移回到加载位置，即经由真空源对熔融区310和模具340抽真空，以便插入和熔融更多材料并模塑另一部件，并且重新开始用于熔融材料的方法。

如先前参考图4提及的，在一个实施例中，第一感应线圈和第二感应线圈为单个感应线圈420的一部分，所述单个感应线圈420具有同时执行加热和约束功能并用于经由RF功率控制熔体的配置。例如，所述单个感应线圈420可包括不对称设计，其中不均匀地间隔的线圈的轮廓在水平方向上沿着并围绕容器412的长度水平地间隔开并定位。在一个实施例中，感应线圈420可具有在相对间隔的部分410和414(例如，参见图8)中提供的预定数量的线圈，其间具有或不具有一定数量的间隔的线圈416。在一个实施例中，可在左侧提供第二线圈(例如，约束线圈)并在右侧提供第一线圈(例如，加热线圈或熔融线圈)。作为另外一种选择，可切换所述位置(例如，相对于容器的水平轴线的左和右)。第一感应线圈和第二感应线圈可操作性地连接成单个感应线圈的一部分，并被配置为以相同频率操作以及沿着容器的长度(或沿着容器内的熔融区的长度)不均匀地间隔开。因此，不均匀地间隔的感应线圈被定义为单个感应线圈，其具有许多或多个螺旋线匝，所述螺旋线匝包括沿着其长度相对于一个或多个相邻线匝不均匀地或不对称地间隔的至少一些线匝。所述线匝可沿着感应线圈相邻于其定位的容器的熔融区的长度不均匀地或不对称地间隔。

应当指出的是，第一感应线圈和第二感应线圈(其也被称为部分410和412)在本公开通篇(例如，以上参考图3和5所述)也可互换地用作负载感应线圈(例如，320L)和约束感应线圈(例如，320C)。因此，应当理解，术语第一、第二、部分、负载和约束并不旨在是限制性的。

另外，在一个实施例中，在可熔性材料的熔融期间，也设想了系统的柱塞(例如，系统300的柱塞杆330)可被配置为帮助将可熔性材料约束在容器内。例如，在其中柱塞被配置为在水平方向上从右向左移动以将材料注入模具中(从而将熔融的材料从容器中顶出)的实施例中，柱塞可定位成从右侧约束熔体以阻止熔融的材料从错误的一侧被顶出。线圈配置可被设计成在通向模具的相对侧(左侧)上约束熔体。图8和9示出了实施柱塞418(其可类似于系统300的柱塞杆330)的示例性实施例，所述柱塞相邻于不均匀地间隔的线圈的第一(例如，右)侧提供以帮助在熔融过程期间将可熔性材料405约束在容器412内。

图7至9示出了装置的各种实施例。第一部分或第一感应线圈和第二部分或第二感应线圈是操作性地连接并被配置为以相同频率操作的单个感应线圈的一部分。所述第一部分和第二部分沿着容器的轴线相对地远离彼此定位，使得在第一部分和第二部分之间形成空间。所述感应线圈在操作期间(例如，在RF施加期间)对相对地或邻近地定位于线圈的第一部分和第二部分之间的空间内的容器中的熔融的材料施加力。仅出于说明目的，应当理解，图7-9提及容器，该容器定位在水平轴线上并被配置为从右向左将熔融的材料在水平方向上从容器注入模具中。然而，移动的方向并非旨在是限制性的。在一个实施例中，线圈的一个或多个线匝可提供于线圈的第一部分和第二部分之间的空间中，与每个部分和/或与线圈的一个或多个相邻线匝相对地间隔开。在这些实施例的任一个中，用于熔融的材料可包括BMG给料，并且所述装置被配置为将所述材料模塑成BMG部件。

所述装置可包括被配置为接收用于在其中熔融的材料诸如铸块的容器412。在这些实施例中示出了单个感应线圈420的第一部分410和单个感应线圈420的第二部分414，所述第二部分与所述第一感应线圈串列定位。第一部分410(或第一感应线圈)具有基本上围绕容器412定位的第一预定数量的线匝，并且第二部分414(或第二感应线圈)具有基本上围绕所述容器定位的第二预定数量的线匝。第一感应线圈410和第二感应线圈414的组合被配置为充当浇口或阀，以用于将熔融的材料405在水平方向上的移动约束在容器412内。另外，单个感应线圈可包括第一感应线圈/部分410的一个或多个线匝与第二感应线圈/部分414的一个或多个线匝之间的一个或多个间隔的线匝。所述一个或多个线匝可与第一部分和第二部分两者间隔一定距离。与第一部分和第二部分的距离可类似或不同。

感应线圈420的仿形(profiling)可用于在沿着容器412和线圈的不同位置处改变场强(RF功率)。因此，根据本文的实施例，系统、机器或设备诸如注塑系统(例如，系统300)使用在其线圈线匝之间具有不均匀间距的感应线圈，其包括在线匝之间具有相对较紧凑间距的感应线圈420的一些区域和具有相对较大间距的一些区域。

一般而言，在线圈相邻线匝具有较紧凑间距或相互间隔相对较近的区域中，磁场的强度相对较大。可通过无限长的螺线管内部的场近似得出感应线圈内部的场，其表示为，

B＝μ₀In

其中B为磁场强度，

μ₀为自由空间的磁导率，

I为线圈电流，并且

n为单位长度的线匝数量。

虽然感应线圈可因其不是无限长而显示边缘效应，但区域中的场强仍然大致与单位长度的线匝数量成比例。

因为当实施不均匀间隔的线圈，例如本文所公开(诸如图7-9中所示)时，容器中的熔融的材料将趋于移开(移离)相对较强磁场的区域而到达(或靠近)相对较弱磁场，熔融的材料受到很大的力并相对于线圈在容器内移动到单位长度线匝数量较少的容器的区域。这就使熔体受到电磁力的完全约束，同时仍然允许熔体或熔融的材料加热到超过液相线温度。不均匀地间隔的线圈也提供物理地向周围推送材料并以有利于所选择的过程(例如，注塑)的方式使其成形的能力。

感应线圈的第一部分和第二部分可具有定位在容器周围的类似或不同预定量的螺旋线匝，并以相同频率运行或操作。在一个实施例中，第一部分中的第一预定数量的线匝不同于第二部分中的第二预定数量的线匝。在一个实施例中，第一感应线圈或部分410的第一预定数量的线匝相对于第二感应线圈或部分414的第二预定数量的线匝的数量是不对称的。在一个实施例中，第一感应线圈或部分410的线匝数量相对于第二感应线圈或部分414的线匝数量较少。

根据一个实施例，第一部分的第一预定数量的线匝中和第二部分的第二预定数量的线匝中的每个线匝相对于相同相应部分中的一个或多个相邻线匝等距地间隔开。在一个实施例中，每个部分中的每个线匝以与相同部分中的另一个线匝不同的相对距离间隔开。

如所指出的，可在第一感应线圈/部分410的线匝与第二感应线圈/部分414的线匝之间(沿着轴线在两者间的一定间距或距离内)提供一定数量的间隔的线匝416(例如，一个或多个)。在一个实施例中，线圈的相邻线匝之间的间距在相邻于容器的基本上中心部分中可相对较小(或实质上根本不提供)并且在相邻于容器的一端或两端处可相对较大。对于两端的相邻线匝之间间距较紧凑(相对于中心内的线圈间距)的线圈，单独的线圈就可完全约束熔体。图4示出了此类间距的实施例。图7也示出了容器412以及具有被配置用于注塑系统中的不均匀间隔部分的感应线圈420的实施例。感应线圈420的各部分可对放置在容器412内部的用于熔融的材料405诸如金属/金属合金施加力，并且最终，当材料405熔融时，感应线圈420对处于线圈420的各部分之间的空间内的熔融的材料405施加力。这些力可起到将熔融的材料向内挤压到容器的中心的作用，如图所示。

在一个实施例中，线圈间距在容器的基本上中心部分中可相对较大，并且在一端或两端处可相对较小。

在一个实施例中，当单个感应线圈在容器仅一端或相邻于容器仅一端具有相对较紧凑的线匝间距(例如，线匝之间的间距较小)时，可提供另一个力或物件以约束熔体或熔融的材料，使得其保持在线圈所围绕的容器的区域内以完成熔融过程。例如，如先前所提及的，系统的柱塞可被配置为帮助将可熔性材料约束在容器内。即，在一个实施例中，柱塞可被配置为充当浇口或阀，以用于将熔融的材料405在水平方向上的移动约束在容器412内。图8和9示出了与容器412和柱塞418一起使用的感应线圈420的实施例。柱塞418可被定位成从第一(右)侧(相邻于第一感应线圈)约束熔体以阻止熔融的材料从第二(左或错误)侧(注入侧，用于将熔融的材料移动到模具中)顶出。线圈配置可被设计成在通向模具的相对侧(左侧)上约束熔体或熔融的材料。柱塞418被配置为在熔融过程完成后，在水平方向上从右向左移动以将材料注入模具中(从而将熔融的材料从容器顶出)。柱塞头418直接向前推入模具中。在一个实施例中，保持供给感应线圈420的电力，直到在熔融的材料已完全离开容器和线圈的相邻线匝之后为止，以确保材料在注入模具中之前被尽可能长地加热。

另外，当使用柱塞418在一侧约束材料时，可在第一侧上的线圈线匝之间提供更为紧凑的间距，从而由于功率损失更少而实现总体更热的熔体。当在一侧上使用柱塞在熔融过程期间约束材料时，例如图8所示，由于功率用于在第一(右)侧上加热，可在系统中实现更高效的线圈。

图8和9还示出了沿着感应线圈的长度改变一定数量或一系列的线匝和线匝和/或一系列线匝的间距可如何实现将材料推向优选位置(例如，后侧)同时仍然熔融所述材料，使得所述材料不会溢出或移出RF场。在一个实施例中，感应线圈420包括设计，所述设计包括在第一(右或前)侧上具有一定数量或一系列更紧密缠绕的线匝的第一部分410、在第二(左或后)侧(例如，用于注入)上具有一定数量或一系列更紧密缠绕的线匝的第二部分414，并且在这两个部分410和414之间或基本上中间具有一些更稀疏间隔或分开的线圈线匝。即，第一部分410中和第二部分414中的线圈的相邻线匝可各自间隔一定距离，所述距离与中心的线圈的相邻线匝各自之间的距离相比相对较近。这就使得RF场在线圈端部上或相邻于线圈端部处(以及从而，容器处)相对较强，进而在其间或基本上中间处相对较弱。因此，材料可朝熔融区的中心移动到部分410和414之间/中间，因为如先前所提及的，当来自线圈的场对熔体施加力时，熔体想要处于场较弱的任何地方(因此其趋于从场的高强度区域行进到低强度区域)。由于部分410和414之间的线圈的线匝较少，并且每个线匝可间隔而使得它们分开，朝材料/容器投射的RF场相对较弱。材料基本上约束在其间并且在不受力(例如，经由柱塞418)的情况下不会行进经过容器412的任一端(此处场相对较强)。另外，与其间的间隔线圈的线匝416相比，更大数量的线圈的紧密定位的相邻线匝可在靠近柱塞头418的第一部分410中提供，因为柱塞头418不仅用于约束材料(这允许在熔融时感应场更加集中)，而且由于柱塞头418通常包括其自身的冷却系统，因此即使RF场较大，柱塞头也可冷却，同时仍然保持材料并阻止熔融的材料溢出。

图8示出了系统402中的感应线圈420的实施例，所述感应线圈在其第一部分410中具有线圈的大约四个线匝、在其第二部分414中具有线圈的大约五个线匝、以及在其间具有线圈的相对间隔线匝416的大约三个线匝。图9示出了系统404中的感应线圈420的实施例，所述感应线圈在其第一部分410中具有线圈的大约四个线匝、在其第二部分414中具有线圈的大约六个线匝、以及在其间具有线圈的相对间隔线匝416(例如，单独线匝)的大约两个线匝。如图所示，图8和9中的第一部分410的线匝和第二部分414的线匝可相对地靠近彼此间隔。在一个实施例中，与每个部分410和414相关的线匝可固定或束缚在一起。

图8和9中的间隔线圈的线匝416与第一部分410和第二部分414间隔一定距离，并且也相对于彼此间隔一定距离，如图所示。在一个实施例中，间隔线圈的每个线匝416之间的相对距离基本上相等。在一个实施例中，第一部分410的一个或多个线匝与相邻间隔线匝416(例如，右侧上)之间的距离基本上类似于第二部分414的一个或多个线匝与另一个相邻间隔线匝416(例如，左侧上，或靠近第二部分414的相对侧)之间的距离。在一个实施例中，线圈的第一部分410和/或第二部分414之间相对于相邻间隔线圈416的距离基本上与每个间隔线圈416之间的距离相同。

在一个实施例中，间隔线匝416中的每个相对于彼此和/或第一感应线圈和第二感应线圈间隔一定距离，所述距离大于第一感应线圈和第二感应线圈的相邻的预定数量的线匝中每者之间的距离。即，例如，与第一部分410和/或第二部分414相关的线圈的线匝之间的间距可相互更靠近和/或相对于彼此紧密缠绕，而间隔线匝416相距较远并且相对于相邻线匝(来自另一个间隔线匝416或来自第一部分或第二部分中的一者)具有更大或更稀疏的间距。

然而，线圈的迭代和/或线匝以及第一部分410、第二部分414和/或间隔线圈416中的线圈线匝的数量及其间的尺寸或距离并不旨在受到限制。例如，虽然图8和图9各自示出了在相对间隔的第一部分和第二部分之间的空间中采用线圈的两个单独、独立、间隔的线匝的例子，其中线圈的每个线匝还与另一个间隔，但应当理解，第一部分和第二部分之间的线圈的每个间隔线匝或部分可在该空间内包括线圈的两个或更多个线匝。另外，与第一部分和第二部分之间的空间内的线圈的至少一个线匝相关并与第一部分和第二部分间隔开的线匝的数量不受限制。任何数量的线匝、空间和/或距离可用于获得沿着感应线圈410的长度不均匀地间隔的线圈线匝并用于调谐感应单元以便熔融材料。另外，单个感应线圈420内的线匝的不同间距或不同数量与所示那些相比可基本上相等或甚至更高效，并且应当仍然视为本公开的一部分。在一个实施例中，容器的长度或用于施加感应/RF场的区域的尺寸可用于确定不均匀地间隔的感应线圈420的线匝数量和/或配置。在一个实施例中，管的尺寸(例如，1/4英寸、3/8英寸)可影响和/或确定不均匀地间隔的感应线圈420的线匝和/或配置。在一个实施例中，场的长度和管的尺寸均用于确定不均匀地间隔的感应线圈的配置。在一个实施例中，单个感应线圈420使用更厚的管和更少的线匝。在一个实施例中，单个感应线圈420使用更薄的管和更多的线匝。

感应线圈420的调谐根据线圈的线匝数量及其间距而变化，因此使得需要针对不同配置重新调谐电源。然而，一般而言，可能有利的是在第一(右或前)侧上提供一些紧密间隔的线匝以约束(或帮助约束)要熔融的材料，然后在中间以不失去约束所允许的那样紧密的间距提供间隔线圈416。第二侧上更大量的紧密间隔的线匝对于熔融期间的约束是有利的。

在具有恒定线匝间距的传统螺线管感应线圈中，磁场趋于将熔体夹紧在中心并迫使熔融的合金离开两端，当需要约束材料以用于熔融和更特别地以用于获得基本上均匀的熔融(块体无定形合金就是这样)时，这是个问题。在重力无助于将熔体约束在两端的水平串列注塑系统上，该问题更严重。

通过设计具有非均匀间距的线圈，例如本文所公开，熔体可完全被约束在线圈中，同时仍然被熔融，所述线圈充当约束熔体的陷阱。因此，不均匀地间隔的感应线圈也可称为“陷阱线圈”。感应线圈设计适于安装在大体较小或较短的区域内(这可总体减小系统的长度)并提供较高的体积与工作区的比率，使得熔融的材料不会与容器表面处冷却一样多。在操作中，熔体温度和搅拌在单个感应线圈的第一部分410和第二部分414(或第一感应线圈和第二感应线圈)之间的区域中保持相对均匀。

材料可被不均匀地间隔的感应线圈完全约束，而无需柱塞头或浇口或它们两者的帮助。例如，一些设计具有相邻于容器后侧(或注入侧)的机械浇口，其被配置为移动(例如，落入)到位置中以进行熔融，然后在注入之前，被配置为从位置移出(例如，提起)以允许熔融的材料溢出且柱塞头向前移动以进行注入，优选地不碰到任何物体。然而，此类机械浇口往往不可靠并且可因包括但不限于如下的原因而出故障：材料粘在浇口本身，浇口或其部分被破坏(例如，如果由陶瓷制成，熔融的块体无定形合金的高温可使之损坏)、以及材料粘在或截留在浇口下，从而阻止浇口在接下来的循环过程期间完全关闭。在这种情况下，熔体可以并且确实在浇口下方漏出。此类局限性导致具有不只是用于材料熔融目的的浇口的系统中的故障点，而且因为熔融过程期间不充分的熔融或约束可产生模塑次品。另外，由于机械浇口所致的此类故障，系统的重复循环和/或使用的次数可受限，因此认为浇口不可靠。另外，即使改变系统的位置，例如，如果系统以一定角度倾斜，使得在注入前重力可帮助减少溢出，发现即使使用此类倾斜，感应线圈的感应场仍然可以在熔融期间抵抗重力并将熔体推出熔融区。

本文所公开的不均匀地间隔的感应线圈也消除了熔融的材料抵靠在其上的冷却表面中的一个或两个(例如，浇口或柱塞)，它们趋于使材料经由其自身冷却系统冷却。熔融的材料的此类冷却是不可取的，因为可能会使最终产品出现缺陷。因此，当本文所公开的不均匀地间隔的感应线圈在注入系统中实施时，实现了熔融的材料的更高且更均匀的温度。另外，由于在容器中熔融时材料不被浇口和/或柱塞头遮挡，因此材料捕获更多的由感应线圈所产生的磁通量。

另外，使用相邻于容器的不均匀地间隔的感应线圈可提供用于在熔融过程期间将材料约束在容器的熔融部分中的可靠约束系统，所述系统适于在正常操作下重复使用。一旦打开线圈，约束系统也将工作，而基本上无任何故障机会。

应当理解，参考图7-9所示和/或所述的系统或装置和/或容器还可包括附加特征，例如先前在上文所述的那些(例如，温度调节通道、附加感应线圈、阀等-参考图2、图3等)，但此类特征在此处并未明确提及和/或重复。另外，图9中示出了从感应线圈420延伸出的两条引线，其可直接连接至机器或系统中的感应单元或母线。此类引线和单元也可被包括在参考图7和8、或图2至5所述的实施例中，但不一定在图中示出。

如本文所公开，图3或图5中的示例性注塑装置/系统300或500可配备具有不均匀间隔的部分410和414的感应线圈，例如如图7至9所示。在实施例中，感应线圈410和414可向容器412发射射频(RF)波。部分410和414可以呈锥形或不呈锥形。线圈的部分410和414可包括例如球形线圈。

感应线圈420的部分410和414以相同频率操作以便在例如熔融温度下定位/约束熔体。基于每个部分中的线匝数量和线圈间距来约束熔融的材料。例如，感应线圈420的第二部分414可对熔体405施加此类力(例如，拉普拉斯力)以抵抗由感应线圈的第一部分410所产生的力(该力趋于将熔体推出)，并将熔体推回而将其约束在这两个部分之间的容器412内。

尽管未详细描述，但本文所公开的注入系统中的任一个可以包括附加部件，包括但不限于一个或多个传感器、流量计等(例如，用于监测温度、冷却水流等)、和/或一个或多个控制器。将使用本文所公开的注入系统的实施例的任一者来模塑(和/或熔融)的材料可包括任何数量的材料并且不应受限制。在一个实施例中，待模塑的材料为无定形合金，如上文所述。

实施例的应用

当前所描述的装置和方法可用于形成各种部件或制品，其可用于例如扬基干燥器辊；汽车和柴油机引擎活塞环；泵组件，例如轴、套筒、密封件、叶轮、壳体区域、柱塞；汪克尔引擎组件，诸如外壳、端板；以及机器元件，例如汽缸套、活塞、阀杆和液压油缸。在实施例中，装置和方法可用于形成电子设备的外壳或其他部件，例如设备的外壳或壳体的一部分或其电互连器。装置和方法也可用于制造任何消费电子设备的部分，例如移动电话、台式计算机、膝上型计算机和/或便携式音乐播放机。如本文所用，“电子设备”可指任何电子设备，例如消费电子设备。例如，其可为电话诸如移动电话和/或座机电话，或任何通讯设备，诸如智能电话包括例如iPhone^TM，以及电子邮件发送/接收设备。其可为显示器，诸如数字显示器、电视监视器、电子书阅读器、便携式网页浏览器(例如，iPad^TM)、以及计算机监视器的一部分。其还可为娱乐设备，包括便携式DVD播放机、DVD播放机、蓝光碟片播放机、视频游戏控制器、音乐播放机诸如便携式音乐播放机(例如，iPod^TM)等。其还可为提供控制的设备的一部分，诸如控制图像流、视频流、声音流(例如，AppleTV^TM)，或者其可为用于电子设备的遥控器。其可为计算机或其附件的一部分，例如硬盘塔外壳或保护套、膝上型计算机外壳、膝上型计算机键盘、膝上型计算机触控板、台式计算机键盘、鼠标和扬声器。该涂层还可应用于例如手表或时钟的设备。

虽然本文在有限数量实施例的上下文中描述和例示了本发明，但在不脱离本发明本质特征的精神的前提下，本发明可以多种形式实施。因此，所示和所述的实施例，包括在本公开摘要中所述的内容，在所有方面均应被视为是例证性的而非限制性的。本发明的范围由所附的权利要求而不是由前述的说明书来指示，并且属于权利要求等同物的含义和范围内的所有变化均旨在被涵盖于其中。

Claims (18)

1.一种用于熔融材料的装置，包括：

容器，所述容器沿着水平轴线定位并且被配置为接收用于在其中熔融的材料；以及

单个感应线圈结构，所述单个感应线圈结构被配置成熔融所述材料并约束所述容器中的熔融的材料，所述单个感应线圈包括：

第一感应线圈，具有围绕所述容器的第一数量的线匝；和

第二感应线圈，与所述第一感应线圈分隔开一间隙，所述第二感应线圈具有围绕所述容器且与所述第一数量的线匝不同的第二数量的线匝；以及

第三线圈，所述第三线圈与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈间隔开并且将所述第一感应线圈连接到所述第二感应线圈并包括围绕所述容器的至少一个完整线圈线匝。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一感应线圈和所述第二感应线圈被配置为以相同RF频率操作。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述单个感应线圈结构被配置为限制熔融的材料在水平方向上在所述容器内的移动。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一数量的线匝比所述第二数量的线匝少。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第三线圈包括围绕所述容器的两个线圈线匝。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第三线圈的所述两个线圈线匝之间的距离大于所述第一感应线圈和所述第二感应线圈中的每个线匝之间的距离。

7.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一感应线圈和所述第三线圈之间的距离类似于所述第二感应线圈和所述第三线圈之间的距离。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括被配置为接收来自所述容器的所述熔融的材料以形成包括块体金属玻璃的部件的模具，其中：

所述第二感应线圈靠近所述容器的注入端定位并且所述第一感应线圈靠近所述容器的另一端定位；以及

所述容器的注入端位于所述模具的入口处。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器还包括设置在接收所述材料的所述容器的表面下方的一个或多个温度调节通道，所述一个或多个温度调节通道被配置为使流体在其中流动，以用于在所述材料的熔融期间调节所述容器的温度。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括柱塞，所述柱塞被配置为在所述材料的熔融期间约束所述容器中的所述熔融的材料。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述柱塞被配置为控制所述熔融的材料从所述容器移动通过注入路径。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括模具，其中所述柱塞还被配置为使所述熔融的材料移动到所述模具中以形成包含块体金属玻璃的部件。

13.一种熔融材料的方法，包括：

将材料插入沿着水平轴线定位的容器中；以及

以RF频率操作感应线圈以熔融所述材料，

其中所述感应线圈包括被配置为熔融所述材料和约束所述容器中的熔融的材料的单个感应线圈结构，所述单个感应线圈结构包括：

第一感应线圈，具有被第一线圈间隔隔开的第一数量的线匝；

第二感应线圈，具有与所述第一数量的线匝不同的第二数量的线匝，所述第二数量的线匝由不同于所述第一线圈间隔的第二线圈间隔隔开；以及

第三线圈，所述第三线圈在所述第一感应线圈与所述第二感应线圈之间并且与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈间隔开并可操作用于将所述第一感应线圈连接到所述第二感应线圈。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括在所述感应线圈的操作期间调节所述容器的温度，其中：

所述容器包括在接收所述材料的所述容器的表面下方的一个或多个温度调节通道；以及

所述调节包括使流体在所述容器的所述一个或多个温度调节通道中流动。

15.一种操作用于熔融材料的装置的方法，包括：

将材料插入沿着水平轴线定位的容器中；

以RF频率操作感应线圈以在所述容器中熔融所述材料，所述感应线圈包括：

第一部分；

与所述第一部分隔开一空间的第二部分，其中所述感应线圈在熔融的材料上产生力以将所述熔融的材料保留在所述线圈的所述第一部分与所述第二部分之间的空间内；以及

第三部分，所述第三部分包括在所述第一部分与所述第二部分之间并且与所述第一部分和所述第二部分间隔开并可操作地将所述第一部分连接到所述第二部分的第三线圈，所述第三线圈包括围绕所述容器的至少一个完整的线匝；以及

停止所述感应线圈的操作。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

通过将所述熔融的材料沿着所述水平轴线以水平方向移动将所述熔融的材料从所述容器注入模具中；以及

将所述熔融的材料模塑成包括块体金属玻璃的部件。

17.一种用于熔融材料的装置，包括：

容器，所述容器沿着水平轴线定位并且被配置为接收用于在其中熔融的材料；以及

感应线圈，所述感应线圈围绕所述容器并被配置为以RF频率操作以在所述容器中熔融所述材料，所述感应线圈包括：

被分成第一部分和第二部分的多个线圈线匝，每个具有不同的线圈间隔；以及

在所述第一部分和所述第二部分之间并与所述第一部分和所述第二部分这两者间隔开的至少一个线匝。

18.根据权利要求17所述的装置，其中：

所述第一部分包括第一数量的线匝；以及

所述第二部分包括不同于所述第一数量的线匝的第二数量的线匝。