CN105290379A - 一种提升非晶合金形成能力的方法 - Google Patents

一种提升非晶合金形成能力的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105290379A
CN105290379A CN201510772797.1A CN201510772797A CN105290379A CN 105290379 A CN105290379 A CN 105290379A CN 201510772797 A CN201510772797 A CN 201510772797A CN 105290379 A CN105290379 A CN 105290379A
Authority
CN
China
Prior art keywords
amorphous alloy
forming ability
amorphous metal
magnetic field
crystaline amorphous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510772797.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105290379B (zh
Inventor
宋佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201510772797.1A priority Critical patent/CN105290379B/zh
Publication of CN105290379A publication Critical patent/CN105290379A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105290379B publication Critical patent/CN105290379B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提升非晶合金形成能力的方法：采用电弧熔炼或其他常规熔炼方式将非晶合金原料熔炼，然后在交变磁场的作用下使非晶合金熔体冷却，冷却速率为10-103K/s，交变磁场频率为10-500Hz、磁场强度为0.02-5T。使用本发明中提升非晶合金形成能力的方法，可将非晶合金的形成能力最大提升至40mm。

Description

一种提升非晶合金形成能力的方法
技术领域
本发明涉及一种提升非晶合金形成能力的方法，尤其涉及一种利用磁场的作用提升非晶合金形成能力的方法。
背景技术
随着现代工业对新材料的要求进一步提升，一般的结构金属材料，如普通的碳素钢和合金钢已不能够满足在使用过程中的特殊要求，如密度、抗腐蚀能力、硬度等。非晶合金具备许多超越传统金属材料的优良特性，如高硬度、高强度等，尤其是块体状的非晶合金，具有的强度是其对应晶态的2-3倍，同时块体状非晶合金还具有高的弹性应变和弹性极限、较低的弹性模量、在过冷液相区会出现超塑性变形等特性。块体状非晶合金是在可在特殊领域使用的一种新型优良结构材料。然而目前的非晶合金体系中，能够形成大块体的非晶合金的体系较少，如铁基非晶合金具有极强的硬度和强度，但是其临界尺寸往往不足4mm，通过改进成分和制备工艺最大可达到10mm。
在当前的非晶合金的研究与应用过程中，如何提升非晶形成能力一直是行业内关注的焦点，许多学者和企业针对如何提升非晶的形成能力都投入了大量的心血研究。目前针对提升非晶合金形成能力的方法多采用调整成分之间的比例来实现，通过不同成分的配比来达到目的。然而，成分配比的选择需要经过大量重复和繁琐的试验，而且往往仅能够制备出某一特定基体的大块非晶合金（如Zr基），不能广泛应用于其他基体的非晶合金。另外，也有方法是通过控制非晶合金的冷却过程来控制其晶核形核及形核的生长，然而这种方法对原材料的纯度、工艺条件、制备的设备都有极高的要求，短期内难以实现工业化。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种提升非晶合金形成能力的方法，可将非晶合金的形成能力最大提升至40mm。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
首先采用电弧熔炼或其他常规熔炼方式将非晶合金原料熔炼，然后在交变磁场的作用下使非晶合金熔体冷却，冷却速率为10-103K/s，交变磁场频率为10-500Hz、磁场强度为0.02-5T。
进一步优选，所述交变磁场频率为50-500Hz、磁场强度为0.5-2T。
非晶的形成能力是指非晶合金形成玻璃态的难易程度，对于熔体冷却法而言，一般用临界冷却速率来表示，但是临界冷却速率不易测量，所以更常采用形成非晶的临界厚度来直接表现非晶合金的玻璃化形成能力。非晶合金中，金属的化学键是没有方向的，主要倾向于形成致密堆积结构。本发明的发明人发现，由共价键组成的非晶态玻璃形成能力佳且稳定，如二氧化硅可以形成非常好的氧化物玻璃，主要是由于其化学键有方向性，结构复杂，所以其形成玻璃态的倾向性很大。本发明的发明人将此原理应用于制备金属非晶合金中，在非晶合金熔炼后，熔体冷却的过程中添加能够引起合金熔体内部的金属键呈现方向性的交变磁场，通过改变磁场强度和冷却速率相结合达到提升非晶合金形成能力的目的。
同时，在非晶合金熔体冷却的过程中添加交变磁场，可影响共晶点附近成分的过冷度，从而有效抑制非晶合金形核的发生及长大、控制非晶合金的结晶程度，从而提升非晶合金的形成能力，是非晶合金的形成能力最大可提升至40mm。
非晶合金原料中的杂质成分在熔炼过程中会成为晶核，使非晶合金晶化趋势增加，为避免这种情况，本发明中非晶合金原料的纯度宜选为大于99.9%。
本发明中的进一步改进，在所述非晶合金熔体冷却过程中，还可向非晶合金熔体内通入电流，利用电流与磁场之间的交互作用在非晶合金的熔体内产生电磁振荡效应，使熔体内的能量和运动动量产生大幅度的波动，改善非晶合金形成非晶态过程中的热力学和动力学条件，从而实现控制熔体内非晶态形成的尺寸的目的。本发明的发明人通过实验发现，通入熔体的电流强度为20-800A时，非晶合金的形成能力最佳。进一步优选，所述向非晶合金熔体内通入的电流强度为500-800A。
对本发明的再进一步的改进，在非晶合金原料熔炼后还可将其置于稳恒静磁场中使非晶合金保温0.2-2小时，稳恒静磁场的磁场强度为0.05-10T。在非晶合金形成熔体后即添加稳恒磁场，可有助于稳定在熔体冷却凝固前所产生的熔体对流、溶质分布和熔体凝固界面，从而有利于后续熔体在交变磁场中降温冷却时的非晶态的形成。
进一步优选，所述稳恒静磁场的磁场强度为0.2-2T，所述非晶合金在稳恒静磁场中保温时间为1小时。
在许多研究中，通过添加稀土元素或通过对非晶合金成分的改进达到提升非晶合金的形成能力的方法往往需要与控制非晶合金的冷却速率结合才能达到目的，这些方法中所要求的非晶合金的冷却速率往往非常高。而在本发明中，由于交变磁场的加入，稳恒静磁场和电场的进一步改善，使用本发明中方法制备非晶合金时，冷却速率无需过快，在优选条件下10-102K/s即可大幅提升非晶合金的形成能力。
能够应用本发明中提升非晶合金形成能力方法的非晶合金体系不限，可为铁基非晶合金、锆基非晶合金、铝基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金等常见非晶合金体系。
本发明具有如下有益效果：
1、应用本发明中提升非晶合金形成能力的方法，可有效提升非晶合金的形成能力，最大可提升至40mm。
2、本发明中的提升非晶合金形成能力的方法，不限于某种合金基体，可适用于各类非晶合金。
3、本发明中的提升非晶合金形成能力的方法可通过对现有设备的简单改装即可投入使用，适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
采用原料纯度为99.99%的非晶合金原料进行非晶合金的制备。非晶合金组成为Zr55Al10Cu15Ni20（角标数字为原子摩尔比），该体系配方的非晶合金控制冷却速率为100K/s时，最大非晶形成能力为15mm。
将上述非晶合金原料通过电弧熔炼成熔液，在交变磁场的作用下冷却，不同条件下的锆基非晶合金的形成能力如下：
实施例2
选用实施例1中编号为13号的实施例，即交变磁场频率为250Hz，交变磁场强度为2.0T，冷却速率为100K/s。其他条件不变，向13号实施例中通入电流，电流强度及非晶合金形成能力结果如下。
实施例3
选用实施例2中编号为16号的实施例，其他条件不变，在非晶合金原料熔炼后置于稳恒静磁场中使非晶合金熔体保温1小时，稳恒静磁场磁场强度及非晶合金形成能力结果如下。
由上述实施例可见，在非晶合金熔体降温过程中控制冷却速率，添加交变磁场后，能够有效提升非晶合金的形成能力，进一步优化过程中，向熔体通入电流和在冷却前使非晶合金熔体在稳恒静磁场中保温能够更进一步的提升非晶合金的形成能力。
实施例4
采用的本发明中方法的条件为：一、非晶合金原料熔炼后在1.0T的稳恒静磁场中保温1小时；二、冷却过程中置于交变磁场中，交变磁场频率为250Hz，交变磁场强度为2.0T，冷却速率为100K/s；三、冷却过程中熔体内通入500A的电流。
由实施例4可看出，本发明中的方法对Fe、Ni、Al、Cu、Ti基的非晶合金有显著的提升非晶合金形成能力的作用。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：采用电弧熔炼或其他常规熔炼方式将非晶合金原料熔炼，然后在交变磁场的作用下使非晶合金熔体冷却，冷却速率为10-103K/s，交变磁场频率为10-500Hz、磁场强度为0.02-5T。
2.如权利要求1所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：在所述非晶合金熔体冷却过程中，还可向非晶合金熔体内通入电流，电流强度为20-800A。
3.如权利要求2所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述向非晶合金熔体内通入的电流强度为500-800A。
4.如权利要求1-3任一所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：在非晶合金原料熔炼后还可将其置于稳恒静磁场中使非晶合金保温0.2-2小时，稳恒静磁场的磁场强度为0.05-10T。
5.如权利要求4所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述稳恒静磁场的磁场强度为0.2-2T。
6.如权利要求4所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述非晶合金在稳恒静磁场中保温时间为1小时。
7.如权利要求1所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述非晶合金原料纯度大于99.9%。
8.如权利要求1所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述交变磁场频率为50-500Hz、磁场强度为0.5-2T。
9.如权利要求1所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述非晶合金的冷却速率为10-102K/s。
10.如权利要求1所述提升非晶合金形成能力的方法，其特征在于：所述非晶合金为铁基非晶合金、锆基非晶合金、铝基非晶合金、铜基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金。
CN201510772797.1A 2015-11-13 2015-11-13 一种提升非晶合金形成能力的方法 Active CN105290379B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510772797.1A CN105290379B (zh) 2015-11-13 2015-11-13 一种提升非晶合金形成能力的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510772797.1A CN105290379B (zh) 2015-11-13 2015-11-13 一种提升非晶合金形成能力的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105290379A true CN105290379A (zh) 2016-02-03
CN105290379B CN105290379B (zh) 2017-07-11

Family

ID=55188575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510772797.1A Active CN105290379B (zh) 2015-11-13 2015-11-13 一种提升非晶合金形成能力的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105290379B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108031821A (zh) * 2017-11-10 2018-05-15 涿州新卓立航空精密科技有限公司 利用不同步弯曲获得液体深过冷的铸造炉及使用方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0723031A2 (en) * 1995-01-17 1996-07-24 Nisshin Steel Co., Ltd. High-density bulky body of amorphous alloy excellent in strength and magnetic property and joining method for manufacturing thereof
WO2005024075A2 (en) * 2003-06-02 2005-03-17 University Of Virginia Patent Foundation Non-ferromagnetic amorphous steel alloys containing large-atom metals
JP2007238371A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Nippon Denko Kk 酸化ほう素の製造装置及びその製造方法
CN101413093A (zh) * 2008-06-25 2009-04-22 电子科技大学 一种大块钆基复合非晶磁致冷材料及其制备方法
CN102489676A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 大连理工大学 一种块体非晶合金超声电磁连续铸造装置和方法
CN104259410A (zh) * 2014-09-03 2015-01-07 上海大学 连续制备高硅钢片的方法及连铸装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0723031A2 (en) * 1995-01-17 1996-07-24 Nisshin Steel Co., Ltd. High-density bulky body of amorphous alloy excellent in strength and magnetic property and joining method for manufacturing thereof
WO2005024075A2 (en) * 2003-06-02 2005-03-17 University Of Virginia Patent Foundation Non-ferromagnetic amorphous steel alloys containing large-atom metals
JP2007238371A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Nippon Denko Kk 酸化ほう素の製造装置及びその製造方法
CN101413093A (zh) * 2008-06-25 2009-04-22 电子科技大学 一种大块钆基复合非晶磁致冷材料及其制备方法
CN102489676A (zh) * 2011-12-26 2012-06-13 大连理工大学 一种块体非晶合金超声电磁连续铸造装置和方法
CN104259410A (zh) * 2014-09-03 2015-01-07 上海大学 连续制备高硅钢片的方法及连铸装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108031821A (zh) * 2017-11-10 2018-05-15 涿州新卓立航空精密科技有限公司 利用不同步弯曲获得液体深过冷的铸造炉及使用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105290379B (zh) 2017-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106167870A (zh) 一种NbMoTaW高熵合金及其制备方法
CN107287535A (zh) 一种大塑性高强度锆基块体非晶合金及制备方法
EP3045557B1 (en) Zirconium-based amorphous alloy and preparation method therefor
JP2015507693A (ja) Ｚｒ系アモルファス合金
CN104313429A (zh) 一种耐磨减震合金制备方法
CN104313428A (zh) 一种自润滑耐磨减震合金及制备方法
CN110923587B (zh) 一种低密度钛基块体非晶合金
CN106903294B (zh) 一种低成本非晶合金件的制备方法及低成本非晶合金件
CN114032479A (zh) 适于小型电子器材的Zr基块体非晶合金及其制备方法
CN107236913A (zh) 一种锆基非晶合金及其制备方法
CN105290379A (zh) 一种提升非晶合金形成能力的方法
CN106957986B (zh) 一种高塑性磁致伸缩材料及其制备方法
CN102828110A (zh) 一种低钴镍纳米晶铁基软磁合金材料及其制备方法
CN105112752A (zh) 一种耐磨减震合金
CN104294130A (zh) 一种自润滑减震合金及制备方法
CN102796971A (zh) 一种ZrCuAgAlBe系大块非晶合金及制备方法
TENG et al. Effect of rectangle aspect ratio on grain refinement of superalloy k4169 under pulsed magnetic field
CN108504970B (zh) 一种低脆性锆基非晶合金及其制备方法
CN105256212A (zh) 镁基耐磨减震合金及生产方法
CN105112818B (zh) 一种提高Ce‑Ga‑Cu系大块非晶合金力学性能的方法
CN104404305A (zh) 一种钇元素改性tb2钛合金
CN104294128A (zh) 一种镁基耐磨减震合金及制备方法
CN109609880A (zh) 一种含类金属的轻稀土基块体非晶合金及其制备方法
CN103397225A (zh) 一种镍钼钛中间合金及其制备方法
CN117431449A (zh) 一种析出相强化的多主元合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant