CN116652146A - 水平渣壳熔化压射缸 - Google Patents

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Abstract

公开的是配置为包含用于熔化材料的在其中的二次磁感应场的容器的实施方式，和其使用方法。容器可用于具有邻近容器放置的感应线圈的注射成型装置。容器可以具有配置为基本上包围和接收冲杆头的管状主体。纵向槽或间隙延伸通过主体的厚度以在施加来自线圈的RF感应场期间允许和/或引导涡流进入容器。主体还包括配置为使液体在其内流动的温度调节管线。可以提供温度调节管线以在主体的内膛孔和外表面(一个或多个)之间的主体的壁(一个或多个)内纵向前进。可以在主体的一端处提供法兰以在注射成型装置内固定主体。

Description

水平渣壳熔化压射缸
本申请是申请号为“201580063998.2”、申请日为“2015年9月25日”、申请人为“克鲁西布莱知识产权有限公司”的发明创造名称为“水平渣壳熔化压射缸”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
该专利和作条约专利申请要求2014年9月26日提交的名称为“水平渣壳熔化压射缸(Horizontal Skull Melt Shot Sleeve)”的美国临时申请号62/056,128和2014年12月16日提交的名称为“水平渣壳熔化压射缸(Horizontal Skull Melt Shot Sleeve)”的美国非临时申请号14/572,066的优先权，其各自的内容通过引用以其全部并入本文。
技术领域
描述的实施方式一般涉及用于熔化材料的容器。更具体地，本实施方式涉及配置为利用来自感应源的磁场来熔化材料的开槽压射缸或容器。
背景技术
一些注射成型机在将材料注入模具之前在舟皿(boat)中使用感应线圈来使材料熔化。例如，在水平放置的注射成型机中，可以在放置用于水平注射的舟皿中熔化材料。一些机器已经利用基本上U形的舟皿；即，包括主体的舟皿，该主体具有底面和从其部分向上延伸但在中点或大圆(equator)附近终止的侧壁。该构型导致低壁容器设计，其类似于具有开放的上部分的管(与完全封闭的圆形管相反)的半部分(如，下半部分)，该开放的上部分设计用于暴露至来自感应线圈的磁场，从而使其中的材料熔化。该低壁舟皿设计可以降低舟皿和冲杆头(plunger tip)寿命。再者，该U形设计易于在熔化期间或在投入金属期间使熔融金属在其侧面之上流动。此外，因为在顶部上最低限度地捕获冲杆头，其在垂直于膛孔(bore)的方向上具有一些游隙(play)，这可以导致其戳进壁的凸出部(lip)或缺口(cutout)区域，引起磨损。冲杆头至舟皿壁间隙的差的控制可以允许在注射期间毛刺(flash)穿透进入该头部(tip)的底部或侧面上过大的间隙。再者，在这样的U形舟皿中，金属毛刺可以在缺口区域的边缘处累积。舟皿可能不稳定并具有较大趋势折曲。而且，在U形舟皿中的加热利用来自感应线圈的一次场和二次场；这样的舟皿设计在其顶部边缘处可以遭受过量加热，如果冷却不充分引起舟皿膨胀和弯曲。
在一些渣壳熔炼机中，被感应线圈包围的垂直放置的聚能器(concentrator)型笼熔化器可以用于熔化材料。例如，渣壳熔化器可以具有垂直封闭的管状构型，或例如，可以具有以基本上环形或管状构型放置的许多段或指状结构(finger)，在其之间具有多个槽或开口，其连接至固体底部。图8、9和10显示了本领域内所已知的示例性渣壳熔化器的横截面侧视图、顶视图和平面图。该类型的渣壳熔化器可以产生半漂浮熔体。在渣壳熔化器中由磁场产生的强烈搅拌熔融任何高熔化温度的装料成分并使熔体在化学组成和温度两者上均匀。这可以转化为更快的熔化、更好的模具填充(用于浇铸)和更高质量的产品。
当在注射成型系统中使材料熔化时，应当实施并保持对可熔材料适当的范围内的均匀温度，以便生产优质的模塑部件。在熔化期间利用有效的容器可以提高这样的质量。
发明内容
根据本文中实施方式的提出的用于在容器中熔化材料(如，金属或金属合金)的方案，该容器配置为经由该容器中多个槽或间隙允许、接收、辅助接收、利用和/或引导磁场(如，来自感应线圈)以熔化材料。
在本公开内容的一个方面中，提供了用于在注射成型机中熔化非晶态合金的温度调节的(regulated)容器。该容器包括基本上管状主体，该主体具有沿纵向方向的第一端和第二端；多个纵向槽，其在纵向方向上基本上管状主体的第一端和第二端之间延伸并延伸通过基本上管状主体的完整厚度；和一个或多个温度调节通道，其配置为在基本上管状主体内使液体流动。容器配置来与感应线圈一起使用，所述感应线圈配置为熔化容器中的非晶态合金。多个纵向槽配置为在通过感应线圈施加感应场期间在容器内接收涡流。基本上管状主体配置为基本上包含由来自感应场的涡流生成的第二磁场，以在其施加期间熔化非晶态合金。一个或多个温度调节通道配置为在施加感应场期间调节容器的温度。
本公开内容的另一方面提供了装置。该装置包括具有内膛孔的容器，该内膛孔配置为接收可熔非晶态合金材料用于在其中熔化；感应线圈，其配置为在邻近其放置的容器中熔化可熔非晶态合金材料；和具有头部的冲杆棒(冲头杆，plunger rod)，其配置为相对于容器移动。该容器进一步包括延伸通过容器的完整厚度的多个纵向槽。每个纵向槽配置为在通过感应线圈施加感应场期间引导涡流进入内膛孔以辅助在其施加期间熔化可熔非晶态合金材料。冲杆棒的头部配置为在施加感应场期间移动进入容器的内膛孔以在容器内包含可熔非晶态合金材料。
仍另一方面提供了用于熔化非晶态合金的方法。该方法包括在容器中提供可熔非晶态合金材料；操作邻近容器提供的热源以形成熔融非晶态合金材料，和在操作热源期间调节容器的温度。容器包括主体和延伸通过主体的完整厚度的多个槽。主体配置为在操作期间经由允许涡流通过多个槽进入容器的主体，应用(utilize)来自热源的磁场至容器内可熔非晶态合金材料。容器还包括在其中的一个或多个温度调节通道。调节包括在该一个或多个温度调节通道中使流体流动。
还仍另一方面提供了形成用于熔化非晶态合金材料的容器的方法。该方法包括形成具有沿纵向方向的第一端和第二端并在其中具有内膛孔的容器的基本上管状主体；形成一个或多个温度调节通道，其配置为在基本上管状主体内使液体流动；和形成在纵向方向上基本上管状主体的第一端和第二端之间延伸并延伸通过基本上管状主体的完整厚度的多个纵向槽。多个纵向槽的形成通过线电火花加工(EDM)工艺形成。容器配置来与感应线圈一起使用，所述感应线圈配置为熔化容器中的可熔非晶态合金材料。多个纵向槽配置为在通过感应线圈施加感应场期间在容器内接收涡流。基本上管状主体配置为基本上包含由来自感应场的涡流生成的第二磁场以在其施加期间熔化可熔非晶态合金材料。一个或多个温度调节通道配置为在施加感应场期间调节容器的温度。
通过下面的详细描述、附图和所附权利要求，本发明的其他方面和优点将变得清楚。
附图说明
通过下面的详细描述结合附图将更容易地理解本公开内容，其中同样的参考数字指定同样的结构元件，并且其中：
图1提供了示例性块状凝固非晶态合金的温度-粘度图。
图2提供了示例性块状凝固非晶态合金的时间-温度-相变(TTT)图的示意图。
图3显示了根据本教导的各种实施方式的示例性注射成型系统/装置的示意图。
图4图解了根据本公开内容的实施方式的容器的平面图。
图5图解了沿图4的容器的线5-5选取的横截面视图。
图6图解了图5的横截面的端视图。
图7图解了根据本公开内容的实施方式的如在水平注射成型装置中所使用的具有周围感应线圈的图4的容器的平面图。
图8、9和10图解了处于垂直构型的现有技术的渣壳熔炼容器的实例的横截面视图、俯视图和平面图。
图11图解了根据本公开内容的实施方式的具有周围感应线圈的注射成型装置中图4的容器的详细的俯视图。
图12图解了图11的容器和周围感应线圈的端透视图。
具体实施方式
现在将对附图中图解的代表性实施方式进行详细参考。应当理解，下面的描述非意欲将实施方式限制于一个优选实施方式。相反，其意欲覆盖如可包括在通过所附权利要求所限定的描述的实施方式的精神和范围内的替代、修改和等效形式。
本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请通过引用以其全部并入本文。
冠词“一(“a”和“an”)”在本文中用于指一个或指多于一个(即，指至少一个)的该冠词的语法对象。通过举例，通过举例，“聚合物树脂”意思是一种聚合物树脂或多于一种聚合物树脂。本文中引用的任何范围是包括性的。贯穿本说明书使用的术语“基本上”和“大约”用于描述和说明小的波动。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％。
块状凝固非晶态合金或块状金属玻璃(“BMG”)，是最近发展的一类金属材料。这些合金可以在相对慢的速率下凝固和冷却，并且它们在室温下保留非晶态、非结晶态(即，玻璃状)。非晶态合金具有超过它们的结晶对应物的许多优异性质。然而，如果冷却速率不足够高，则在冷却期间在合金内部可能形成晶体，以致可损失非晶态的优势。例如，制备块状非晶态合金部件的一个挑战是由于缓慢冷却或原料合金材料中的杂质造成的部件的部分结晶。由于在BMG部件中高度非晶性(amorphicity)(相反地，低度结晶度)是期望的，存在开发浇铸具有控制量的非晶性的BMG部件的方法的需要。
图1(从美国专利号7,575,040获得的)显示了来自由液体金属技术制造的Zr--Ti--Ni--Cu--Be家族的VIT-001系列的示例性块状凝固非晶态合金的粘度-温度图。应当注意，在非晶态固体的形成期间没有块状凝固非晶态金属的清楚的液体/固体相变。熔融合金随着增加过冷变得越来越粘直到其在玻璃化转变温度附近接近固体形式。因此，充当(front for)块状凝固非晶态合金的凝固温度可以在玻璃化转变温度附近，在此处出于拉出淬灭的非晶态片产品的目的，合金将实际上起到固体的作用。
图2(从美国专利号7,575,040获得的)显示了示例性块状凝固非晶态合金的时间-温度-相变(TTT)冷却曲线，或TTT图。块状凝固非晶态金属在冷却之后不经历液体/固体结晶相变，与常规金属一样。相反地，当温度降低(接近玻璃化转变温度Tg)时，在高温(接近“熔化温度”Tm)下发现的金属的高度流体的非结晶形式变得更粘，最终呈现常规固体的表面(outward)物理性质。
尽管不存在块状凝固非晶态金属的液体/结晶相变，但是“熔化温度”Tm可以定义为对应结晶相的热力学液相线温度。在该规则(regime)下，在熔化温度下块状凝固非晶态合金的粘度可以位于大约0.1泊至大约10,000泊的范围中，和甚至有时在0.01泊以下。在“熔化温度”下的较低粘度将利用块状凝固非晶态金属提供壳/模具的复杂部分的更快和完全的填充，用于形成BMG部件。此外，熔融金属形成BMG部件的冷却速率必需使得在冷却期间时间-温度曲线不横贯通过界定图2的TTT图中结晶区域的凸形区域(nose-shapedregion)。在图2中，T凸形是临界结晶温度Tx，在此处结晶是最快速的并且在最短时标内发生。
过冷液体区域——Tg和Tx之间的温度区域——是抵抗块状凝固合金的结晶的异常稳定性的表现。在该温度区域中，块状凝固合金可以以高粘性液体存在。过冷液体区域中的块状凝固合金的粘度可以在玻璃化转变温度下1012Pa s下至结晶温度——过冷液体区域的高温极限——下105Pa s之间变化。具有这样的粘度的液体在施加的压力下可以经历基本上塑性应变。本文中的实施方式利用过冷液体区域中大的塑性成型性作为形成和分离方法。
需要澄清关于Tx的一些事情。技术上，TTT图中所示的凸形曲线描述了作为温度和时间的函数的Tx。因此，在加热或冷却金属合金时不管采用的轨线如何，当命中(hit)TTT曲线时，已经到达Tx。在图2中，由于Tx可以从靠近Tm变化至靠近Tg，所以Tx显示为虚线。
图2的示意性TTT图显示了从在Tm处或高于Tm至低于Tg而没有时间-温度轨线(显示为(1)作为实例轨线)命中TTT曲线的情况下的模铸的加工方法。在模铸期间，形成与快速冷却基本上同时地发生以避免轨线命中TTT曲线。从在Tg处或低于Tg至低于Tm而没有时间-温度轨线(显示为(2)、(3)和(4)作为实例轨线)命中TTT曲线的情况下的超塑形成(SPF)的加工方法。在SPF中，将非晶态BMG再加热至过冷液体区域内，在此处可用的加工窗口可以比模铸大得多，导致更好的工艺可控性。SPF工艺不需要快速冷却以在冷却期间避免结晶。再者，如通过实例轨线(2)、(3)和(4)所示，在SPF期间最高温度在高于T凸形或低于T凸形上至大约Tm，SPF可以进行。如果加热一片非晶态合金但设法避免命中TTT曲线，则已经“在Tg和Tm之间”加热，但是没有达到Tx。
在20C/min的加热速率下选取的块状凝固非晶态合金的典型差示扫描量热计(DSC)加热曲线描述了——就绝大部分而言，横穿TTT数据的特定轨线，其中将可能看见某一温度下的Tg，当DSC加热斜穿过TTT结晶开始时的Tx，和当同一轨线穿过熔化的温度范围时最终的熔化峰。如果以图2中轨线(2)、(3)和(4)的斜向上部分所示的快速加热速率加热块状凝固非晶态合金，则可以完全避免TTT曲线，和在加热之后DSC数据将显示玻璃化转变但没有Tx。考虑它的另一方式是轨线(2)、(3)和(4)可落在TTT曲线(和甚至在它之上)的凸形和Tg线之间的温度的任何地方，只要它没有命中结晶曲线。这正意味着当增加加工温度时轨线中水平平台可能更短得多。
相
本文中术语“相”可以指可在热力学相图中发现的相。相是遍布其材料的所有物理性质基本上均一的空间区域(如，热力学系统)。物理性质的实例包括密度、折射率、化学组成和晶格周期性。相的简单描述是化学上均一、物理上不同和/或力学上可分开的区。例如，在玻璃瓶中由冰和水构成的系统中，冰块是一个相，水是第二相，和在水以上的湿空气是第三相。瓶的玻璃是另一单独相。相可以指固溶体，其可以是二元、三元、四元或更多元溶液或化合物，诸如金属间化合物。作为另一实例，非晶态相与结晶相不同。
金属、过渡金属和非金属
术语“金属”指正电性化学元素。在本说明书中术语“元素”一般指可在周期表中发现的元素。物理上，处于基态的金属原子包含具有靠近占有态的空态的部分填充带。术语“过渡金属”是周期表中第3至12列中的任意金属元素，其具有不完整的内电子层并且起到一系列元素中最大和最小正电性之间的过渡连系物(link)的作用。过渡金属特征在于多价、有色化合物和形成稳定配合离子的能力。术语“非金属”指不具有失去电子并形成正离子的能力的化学元素。
取决于应用，可以使用任何适合的非金属元素或它们的组合。合金(或“合金组合物”)可以包括多种非金属元素，诸如至少两种、至少三种、至少四种或更多种非金属元素。非金属元素可以是在周期表中13-17列中发现的任何元素。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中任一种。偶尔地，非金属元素可以还指13-17列中某些准金属(metalloid)(如B、Si、Ge、As、Sb、Te和Po)。在一个实施方式中，非金属元素可以包括B、Si、C、P或其组合。因此，例如，合金可以包括硼化物、碳化物或两者。
过渡金属可以是钪、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、Rf(rutherfordium)、Db(dubnium)、Sg(seaborgium)、Bh(bohrium)、Hs(hassium)、Mt(meitnerium)、UUn(ununnilium)、Uuu(unununium)和Uub(ununbium)。在一个实施方式中，包含过渡金属元素的BMG可以具有下述至少一种：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。取决于应用，可以使用任何适合的过渡金属元素或它们的组合。合金组合物可以包括多种过渡金属元素，诸如至少两种、至少三种、至少四种、或更多种过渡金属元素。
当前描述的合金或合金“样品”或“样本”合金可以具有任何形状或大小。例如，合金可以具有微粒的形状，其可以具有形状，诸如球形、椭圆体、线状、棒状、片状、薄片状或不规则形状。微粒可以具有任何大小。例如，其可以具有大约1微米和大约100微米之间、诸如大约5微米和大约80微米之间、诸如大约10微米和大约60微米之间、诸如大约15微米和大约50微米之间、诸如大约15微米和大约45微米之间、诸如大约20微米和大约40微米之间、诸如大约25微米和大约35微米之间的平均直径。例如，在一个实施方式中，微粒的平均直径是大约25微米和大约44微米之间。在一些实施方式中，可以使用较小微粒诸如在纳米范围内的那些或较大微粒诸如大于100微米的那些。
合金样品或样本可以还具有更大尺寸。例如，它可以是块状结构零件，诸如锭、电子设备的壳/套或者甚至具有毫米、厘米或米范围内的尺寸的结构零件的部分。
固溶体
术语“固溶体”指固体形式的溶液。术语“溶液”指两种或多种物质的混合物，所述物质可以是固体、液体、气体或这些的组合。混合物可以是均相的或异相的。术语“混合物”是彼此结合并一般能够分离的两种或更多种物质的组合物。一般地，两种或更多种物质彼此非化学上结合。
合金
在一些实施方式中，本文中描述的合金组合物可以是完全合金化的。在一个实施方式中，“合金”指两种或更多种金属的均相混合物或固溶体，一个的原子替换或占据另一个的原子之间的空隙间位置；例如，黄铜是锌和铜的合金。与复合材料相反，合金可以指金属基质中一种或多种元素——诸如金属基质中一种或多种化合物——的部分或完全固溶体。本文中术语合金可以指可以给出单一固相微结构的完全固溶体合金和可以给出两个或多个相的部分溶液。本文中描述的合金组合物可以指包括合金的组合物，或包括含有合金的复合材料的组合物。
因此，完全合金化合金可以具有均匀分布的成分，其是固溶体相、化合物相或两者。本文中使用的术语“完全合金化”可以解释为在误差容限内的微小变化。例如，它可以指至少90％合金化、诸如至少95％合金化、诸如至少99％合金化、诸如至少99.5％合金化、诸如至少99.9％合金化。取决于上下文，本文中百分比可以指体积百分比或重量百分比。这些百分比的余量可以是杂质，所述杂质可以是就不为合金的一部分的组合物或相而言的。
非晶态或非结晶固体
“非晶态”或“非结晶固体”是缺乏晶格周期性的固体，所述晶格周期性是晶体的特性。如本文中所使用，“非晶态固体”包括“玻璃”，其是在加热后通过玻璃化转变软化并转化为液体状态的非晶态固体。一般地，非晶态材料缺乏晶体的长程有序特性，即使它们由于化学键合的性质在原子长度范围下可以具有一些短程有序。可以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——所确定的晶格周期性使得非晶态固体和结晶固体之间区别。
术语“有序”和“无序”表明在多颗粒系统中一些对称或相关性的存在或不存在。术语“长程有序”和“短程无序”基于长度范围区分材料中的秩序。
固体中最严格形式的秩序是晶格周期性：某一图案(单元晶胞中原子的排布)反复地重复以形成平移不变的空间铺砌(tiling)。这是晶体的定义性质。可能的对称已经以14布拉菲晶格和230空间群分类。
晶格周期性暗示了长程有序。如果仅已知一个单元晶胞，那么凭借平移对称，准确预测在任意距离处所有原子位置是可能的。逆向一般是正确的，除了，例如，在准晶体中，其具有完美的确定铺砌但是不具有晶格周期性。
长程有序表征物理系统，其中相同样品的远距离部分展现相关的性状。这可以表达为相关函数，即，自旋-自旋相关函数：G(x，x′)＝<s(x)，s(x′)>.。
在上面的函数中，s是自旋量子数和x是特定系统内距离函数。该函数当x＝x'时等于单位一(unity)并随着距离|x-x'|的增加而减少。通常，在大距离处它以指数衰减至零，并认为系统是无序的。然而，如果在大|x-x'|处相关函数衰减至恒定值，则可以说系统具有长程有序。如果它作为距离的幂衰减至零，则它可以称为准长程有序。注意构成大的|x-x'|值的是相对的。
当限定其性状的一些参数是不随时间进展的随机变量时(即，它们被淬火或冻结)可以说系统呈现淬火无序——如，自旋玻璃。它与退火无序相反，在退火无序中允许随机变量进展其自身。本文中的实施方式包括包含淬火无序的系统。
本文中描述的合金可以是结晶、部分结晶、非晶态或基本上非晶态。例如，合金样品/样本可以包括至少一些结晶度，晶粒/晶体具有在纳米和/或微米范围内的大小。可选地，合金可以是基本上非晶态的，诸如完全非晶态的。在一个实施方式中，合金组合物至少基本上不是非晶态的，诸如是基本上结晶的，诸如是全部结晶的。
在一个实施方式中，晶体或多种晶体在别的非晶态合金中的存在可以解释为其中的“结晶相”。合金的结晶度的程度(或在一些实施方式中简化为“结晶度”)可以指合金中存在的结晶相的量。例如，该程度可以指在合金中存在的晶体的分数。取决于上下文，该分数可以指体积分数或重量分数。非晶态合金如何“非晶态”的量度可以是非晶性(amorphicity)。可以根据结晶度的程度测量非晶性。例如，在一个实施方式中，可以说具有低结晶度的程度的合金具有高的非晶性的程度。在一个实施方式中，例如，具有60体积％的结晶相的合金可以具有40体积％的非晶态相。
非晶态合金或非晶态金属
“非晶态合金”是具有多于按体积计50％的非晶态含量，优选地多于按体积计90％的非晶态含量，更优选地多于按体积计95％的非晶态含量和最优选地多于按体积计99％至按体积计几乎100％的非晶态含量的合金。注意如上所描述的，合金在非晶性上高等同地为在结晶度的程度上低。“非晶态金属”是具有无序原子尺度结构的非晶态金属材料。与大部分金属——其是结晶的并因此具有高度有序的原子排布——相反，非晶态合金是非结晶的。其中在冷却期间直接从液态产生这样的无序结构的材料有时称为“玻璃”。因此，非晶态金属常常成为“金属玻璃”或“玻璃状金属”。在一个实施方式中，块状金属玻璃(“BMG”)可以指合金，其微结构是至少部分非晶态的。然而，除了极快速冷却以外，还存在若干方式生产非晶态金属，包括物理气相沉积、固态反应、离子辐射、熔融纺丝和机械合金化。非晶态合金可以是单一类的材料，不管它们如何制备。
非晶态金属可以通过多种快速冷却方法生产。比如，非晶态金属可以通过将熔融金属溅射至自旋金属盘上来生产。以大约百万度每秒快速冷却对于晶体可能过快而不能形成，并因此材料被“锁定”在玻璃状态。同样地，非晶态金属/合金可以利用足够低以允许在厚层——如块状金属玻璃——中形成非晶态结构的临界冷却速率来生产。
术语“块状金属玻璃”(“BMG”)、块状非晶态合金(“BAA”)和块状凝固非晶态合金在本文中可互换使用。它们指具有至少在毫米范围内的最小尺寸的非晶态合金。例如，尺寸可以是至少大约0.5mm、诸如至少大约1mm、诸如至少大约2mm、诸如至少大约4mm、诸如至少大约5mm、诸如至少大约6mm、诸如至少大约8mm、诸如至少大约10mm、诸如至少大约12mm。取决于几何形状，尺寸可以指直径、半径、厚度、宽度、长度等。BMG还可以是具有在厘米范围内——诸如至少大约1.0cm、诸如至少大约2.0cm、诸如至少大约5.0cm、诸如至少大约10.0cm——的至少一个尺寸的金属玻璃。在一些实施方式中，BMG可以具有至少在米范围内的至少一个尺寸。BMG可以采取与金属玻璃相关的上面描述的任何形状或形式。因此，在一些实施方式中，本文中描述的BMG可以在一个重要方面中不同于通过常规沉积技术制造的薄膜——前者可以具有比后者大得多的尺寸。
非晶态金属可以是合金，而不是纯金属。合金可以包含显著不同大小的原子，导致在熔融态中低自由体积(并因此具有上至高于其他金属和合金的量级的粘度)。粘度阻止原子移动足以形成有序晶格。材料结构可以导致冷却期间的低收缩和对塑性形变的抗性。在一些情况中，不存在晶粒间界——结晶材料的弱点——可以，例如，导致更好的耐摩性和耐腐蚀性。在一个实施方式中，非晶态金属——同时技术上的玻璃，也可以比氧化物玻璃和陶瓷更韧性和更少脆性得多。
非晶态材料的导热性可以比它们的结晶对应物的导热性低。为了实现甚至在较慢冷却期间形成非晶态结构，合金可以由三种或更多种组分制成，导致具有较高势能和较低形成可能性的复杂晶体单位。非晶态合金的形成可以取决于若干因素：合金的组分的组成；组分的原子半径(优选地具有超过12％的显著差异以实现高堆积密度和低自由体积)；和混合组分组合的负热，抑制晶体成核作用并延长熔融金属处于过冷态的时间。然而，由于非晶态合金的形成是基于许多不同变量，进行合金组合物是否将形成非晶态合金的先验确定可能是困难的。
例如，硼、硅、磷和其他玻璃模型(former)与磁性金属(铁、钴、镍)的非晶态合金可以是磁性的，具有低矫顽性和高电阻。当经历交流磁场时，高电阻导致低的通过涡流的损失，这是例如作为变压器磁芯有用的性质。
非晶态合金可以具有多种潜在有用的性质。具体而言，它们趋向比类似化学组成的结晶合金更结实，和它们比结晶合金可以禁受更大可逆(“弹性”)形变。非晶态金属由它们的非结晶结构直接获得它们的强度，所述非结晶结构可以没有限制结晶合金的强度的缺陷(诸如位错)。例如，一种现代的非晶态金属——称为VitreloyTM——的拉伸强度几乎是高级钛的拉伸强度的两倍。在一些实施方式中，金属玻璃在室温下是非延性的并且当加载张力时趋向突然破坏，由于即将的破坏是不明显的，其所以限制材料在可靠性关键应用中的适用性。因此，为了克服该挑战，可以使用具有金属玻璃基质的金属基质复合材料，该金属玻璃基质包含延性结晶金属的枝晶颗粒或纤维。可选地，可以使用这样的BMG，其具有低的趋向引起脆化(embitterment)的元素(一种或多种)(如，Ni)。例如，无Ni-BMG可以被用于改良BMG的延性。
块状非晶态合金的另一有用性质是它们可以是真正的玻璃；换句话说，在加热后它们可以软化和流动。这可以允许易于加工，诸如以与聚合物大致一样的方式通过注射成型。因此，非晶态合金可以用于制造运动仪器、医疗设备、电子零件和仪器以及薄膜。可以经由高速氧燃料技术将非晶态金属的薄膜沉积为保护涂层。
材料可以具有非晶态相、结晶相或两者。非晶态和结晶相可以具有相同的化学组成并且仅在微结构上不同——即，一个非晶态和另一个结晶。在一个实施方式中，微结构指如通过25X放大倍数或更高下显微镜所揭示的材料的结构。可选地，两个相可以具有不同化学组成和微结构。例如，组合物可以是部分非晶态的、基本上非晶态的或完全非晶态的。
如上所描述，非晶性的程度(相反地，结晶度的程度)可以通过合金中存在的晶体的分数来测量。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。部分非晶态组合物可以指这样的组合物，其至少大约5vol％，诸如至少大约10vol％、诸如至少大约20vol％、诸如至少大约40vol％、诸如至少大约60vol％、诸如至少大约80vol％、诸如至少大约90vol％是非晶态相。术语“基本上”和“大约”已经在本申请其他地方定义。因此，至少基本上非晶态的组合物可以指这样的组合物，其至少大约90vol％，诸如至少大约95vol％、诸如至少大约98vol％、诸如至少大约99vol％、诸如至少大约99.5vol％、诸如至少大约99.8vol％、诸如至少大约99.9vol％是非晶态的。在一个实施方式中，基本上非晶态的组合物可以具有在其中存在的一些附带的、非显著量的结晶相。
在一个实施方式中，关于非晶态相，非晶态合金组合物可以是均相的。在组成上均匀的物质是均相的。这与为多相的物质相反。术语“组成”指物质中的化学组成和/或微结构。当物质的体积被分成两半并且两半都具有基本上相同的组成时，物质是均相的。例如，当微粒悬浮液的体积被分为两半并且两半都具有基本上相同体积的颗粒时，微粒悬浮液是均相的。然而，在显微镜下看见个体颗粒也是可能的。均相物质的另一实例是空气，其中在其中的不同成分均等地悬浮，但是可以单独地分析空气中的颗粒、气体和液体或将颗粒、气体和液体从空气分离。
关于非晶态合金是均相的组合物可以指具有遍布其微结构基本上均匀分布的非晶态相的组合物。换句话说，组合物宏观上包括遍布组合物基本上均匀分布的非晶态合金。在可选实施方式中，组合物可以具有复合材料，其具有在其中具有非无定形相(non-amorphous phase)的非晶态相。非无定形相可以是晶体或多种晶体。晶体可以是任何形状的微粒的形式，诸如球形、椭圆体、线状、棒状、片状、薄片状或不规则形状。在一个实施方式中，其可以具有枝状形式。例如，至少部分非晶态复合材料组合物可以具有以枝晶的形状分散在非晶态相基质中的结晶相；分散体可以是均匀的或非均匀的，和非晶态相和结晶相可以具有相同或不同的化学组成。在一个实施方式中，它们具有基本上相同的化学组成。在另一实施方式中，结晶相可以比BMG相更加延性。
本文中描述的方法可以适用于任何类型的非晶态合金。类似地，本文中描述的非晶态合金作为组合物或制品的成分可以是任何类型的。非晶态合金可以包括元素Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、Be或其组合。即，合金在其化学式或化学组成中可以包括这些元素的任何组合。元素可以以不同的重量或体积百分比存在。例如，铁“基”合金可以指具有在其中存在不可忽略的重量百分比的铁的合金，重量百分比可以是，例如，至少大约20wt％、诸如至少大约40wt％、诸如至少大约50wt％、诸如至少大约60wt％、诸如至少大约80wt％。可选地，在一个实施方式中，上面描述的百分比可以是体积百分比，而不是重量百分比。因此，非晶态合金可以是锆基、钛基、铂基、钯基、金基、银基、铜基、铁基、镍基、铝基、钼基等。合金还可以不含任意的前述元素，以适合具体目的。例如，在一些实施方式中，合金或包括合金的组合物可以基本上不含镍、铝、钛、铍或其组合。在一个实施方式中，合金或复合材料完全不含镍、铝、钛、铍或其组合。
例如，非晶态合金可以具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu,Fe)b(Be,A1,Si,B)c，其中a、b和c每个表示重量或原子百分比。在一个实施方式中，按原子百分比计，a在从30至75的范围内，b在从5至60的范围内，和c在从0至50的范围内。可选地，非晶态合金可以具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)c，其中a、b和c每个表示重量或原子百分比。在一个实施方式中，按原子百分比计，a在从40至75的范围内，b在从5至50的范围内，和c在从5至50的范围内。合金还可以具有式(Zr,Ti)a(Ni,Cu)b(Be)c，其中a、b和c每个表示重量或原子百分比。在一个实施方式中，按原子百分比计，a在从45至65的范围内，b在从7.5至35的范围内，和c在从10至37.5的范围内。可选地，合金可以具有式(Zr)a(Nb,Ti)b(Ni,Cu)c(A1)d，其中a、b、c和d每个表示重量或原子百分比。在一个实施方式中，按原子百分比计，a在从45至65的范围内，b在从0至10的范围内，c在从20至40的范围内和d在从7.5至15的范围内。前述合金系统的一个示例性实施方式是由Liquidmetal Technologies,CA,USA所生产的商标名VitreloyTM诸如Vitreloy-1和Vitreloy-101的Zr-Ti-Ni-Cu-Be基非晶态合金。在表1和表2中提供了不同系统的非晶态合金的一些实例。
表1.示例性非晶态合金组合物
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％
5 Pt Cu Ag P B Si
74.70％ 1.50％ 0.30％ 18.0％ 4.00％ 1.50％
表2.另外的示例性非晶态合金组合物(原子％)
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其他示例性铁系金属基合金包括组合物，诸如在美国专利申请公开号2007/0079907和2008/0118387中公开的那些组合物。这些组合物包括Fe(Mn,Co,Ni,Cu)(C,Si,B,P,Al)系统，其中Fe含量是从60至75原子百分比，(Mn,Co,Ni,Cu)的总和在从5至25原子百分比的范围内，和(C,Si,B,P,Al)的总和在从8至20原子百分比的范围内，以及示例性组合物Fe48Cr15Mo14Y2C15B6。它们还包括通过下述描述的合金系统：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合金以及Fe-(Cr-Mo)-(C,B)-Tm，其中Ln指示镧系元素和Tm指示过渡金属元素。此外，非晶态合金还可以是美国专利申请公开号2010/0300148中描述的示例性组合物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之一。
非晶态合金还可以是铁系合金，诸如(Fe,Ni,Co)基合金。在美国专利序号6,325,868、5,288,344、5,368,659、5,618,359和5,735,975，Inoue等的Appl.Phys.Lett.,Volume71,p 464(1997)，Shen等的Mater.Trans.,JIM,Volume 42,p 2136(2001)和日本专利申请号200126277(公开号2001303218A)中公开了这样的组合物的实例。一个示例性组合物是Fe72A15Ga2PllC6B4。另一实例是Fe72A17Zrl 0Mo5W2B15。在美国专利申请号2010/0084052中公开了可以在本文涂层中使用的另一铁基合金系统，其中非晶态金属包含，例如，在括号中给定的组成范围内的锰(1至3原子％)、钇(0.1至10原子％)和硅(0.3至3.1原子％)；和包含在括号中给定的指定范围组成的下述元素：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％)和余量的铁。
前面描述的非晶态合金系统可以进一步包括额外的元素，诸如额外的过渡金属元素，包括Nb、Cr、V和Co。额外的元素可以以小于或等于大约30wt％、诸如小于或等于大约20wt％、诸如小于或等于大约10wt％、诸如小于或等于大约5wt％存在。在一个实施方式中，额外的任选元素是钴、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提高耐磨性和耐腐蚀性。进一步任选的元素可以包括磷、锗和砷，总计上至大约2％并优选地小于1％，以降低熔点。另外附带的杂质应当小于大约2％和优选地0.5％。
在一些实施方式中，具有非晶态合金的组合物可以包括少量杂质。可以有意添加杂质元素以改性组合物的性质，诸如提高机械性质(如，硬度、强度、断裂机制等)和/或提高耐腐蚀性。可选地，杂质可以作为不可避免的附带杂质存在，诸如作为加工和制造的副产物所获得的那些。杂质可以小于或等于大约10wt％、诸如大约5wt％、诸如大约2wt％、诸如大约1wt％、诸如大约0.5wt％、诸如大约0.1wt％。在一些实施方式中，这些百分比可以是体积百分比，而不是重量百分比。在一个实施方式中，合金样品/组合物基本上由非晶态合金组成(具有仅少量附带的杂质)。在另一实施方式中，组合物包括非晶态合金(没有可观察的痕量杂质)。
在一个实施方式中，最终部件超过块状凝固非晶态合金的临界浇铸厚度。
在本文实施方式中，在块状凝固非晶态合金可以作为高粘性液体存在的过冷液体区域的存在允许超塑性形成。可以获得大的塑性形变。在过冷液体区域中经历大的塑性形变的能力被用于形成和/或切割工艺。与固体相反，液体块状凝固合金局部变形，其极大地降低切割和形成所需的能力。切割和形成的容易程度取决于合金的温度、模具和切割工具。温度越高，粘度越低，并且因此切割和形成越容易。
例如，本文中的实施方式可以利用在Tg和Tx之间进行的非晶态合金的热塑性-形成工艺。本文中，Tx和Tg由典型加热速率(如20℃/min)下的标准DSC测量进行测定，作为结晶温度的开始和玻璃化转变温度的开始。
非晶态合金组分可以具有临界浇铸厚度，并且最终部件可以具有比临界浇铸厚度更厚的厚度。而且，选择加热和成形操作的时间和温度，使得非晶态合金的弹性应变极限可以基本上保持不小于1.0％，并优选地不小于1.5％。在本文中实施方式的背景下，玻璃化转变附近的温度意思是形成温度可以低于玻璃化转变，在玻璃化转变处或附近，和高于玻璃化转变温度，但是优选地在低于结晶温度Tx的温度处。以类似于在加热步骤处的加热速率的速率进行冷却步骤，和优选地以大于加热步骤处的加热速率的速率进行冷却步骤。还优选地实现冷却步骤，同时依然保持形成和成形负载。
电子设备
本文中实施方式可以在使用BMG制造电子设备中是有价值的。本文中电子设备可以指本领域内已知的任何电子设备。例如，其可以是电话，诸如移动电话和固定电话或任意通信设备，诸如智能电话，包括例如iPhoneTM，和电子邮件发送/接收设备。其可以是显示器的一部分，所述显示器诸如数字显示器、TV监视器、电子书阅读器、便携式网络浏览器(如，iPadTM)和计算机监视器。其还可以是娱乐设备，包括便携式DVD播放器、传统DVD播放器、蓝光盘播放器、电子游戏机、音乐播放器——诸如便携式音乐播放器(如，iPodTM)等。其还可以是提供控制——诸如控制图像流、视频、声音(如，Apple TVTM)——的设备的一部分，或其可以是电子设备的远程控制器。其可以是计算机或其附件的一部分，诸如硬盘塔外壳或套管、笔记本外壳、笔记本键盘、笔记本触控板、台式机键盘、鼠标和扬声器。制品还可以应用至诸如手表或时钟的设备。
根据本文中实施方式，提供用于熔化材料(如，金属或金属合金)的容器，其配置为经由形成通过容器的主体的槽或间隙接收、引导、允许接收和/或利用磁场(如，来自感应线圈)以熔化材料。进一步，本文中实施方式公开了具有二次场聚能器容器的注射成型装置或机器，和使用如本文中示例性实施方式中所公开的容器的方法。
根据各种实施方式，提供了温度调节的(regulated)容器。该容器包括基本上管状主体，该主体具有沿纵向方向的第一端和第二端；多个纵向槽，其在纵向方向上基本上管状主体的第一端和第二端之间延伸并延伸通过基本上管状主体的完整厚度；和一个或多个温度调节通道，其配置为在基本上管状主体内使液体流动。容器配置来与水平放置的感应线圈一起使用，所述感应线圈配置为熔化容器中的可熔材料。多个纵向槽配置为在通过感应线圈施加感应场期间在容器内接收涡流。基本上管状主体配置为基本上包含由来自感应场的涡流生成的第二磁场，以在其施加期间熔化可熔材料。一个或多个温度调节通道配置为在施加感应场期间调节容器的温度。
根据各种实施方式，提供了装置。该装置包括具有内膛孔的容器，该内膛孔配置为接收可熔材料用于在其中熔化；感应线圈，其配置为在邻近其放置的容器中熔化可熔材料；和具有头部的冲杆棒，其配置为相对于容器移动。该容器进一步包括延伸通过容器的完整厚度的多个纵向槽。每个纵向槽配置为在通过感应线圈施加感应场期间引导涡流进入内膛孔以辅助在其施加期间熔化可熔材料。冲杆棒的头部配置为在施加感应场期间移动进入容器的内膛孔以在容器内包含可熔材料。
根据各种实施方式，提供了方法。该方法包括在容器中提供可熔材料；操作邻近容器提供的热源以形成熔融材料，和在操作热源期间调节容器的温度。容器包括主体和延伸通过主体的完整厚度的多个槽。主体配置为在操作期间，经由允许涡流通过多个槽进入容器的主体，应用来自热源的磁场至容器内可熔材料。容器还包括在其中的一个或多个温度调节通道。调节包括在该一个或多个温度调节通道中使流体流动。
根据各种实施方式，提供了方法。该方法包括形成具有沿纵向方向的第一端和第二端并在其中具有内膛孔的容器的基本上管状主体；形成一个或多个温度调节通道，其配置为在基本上管状主体内使液体流动；和形成在纵向方向上基本上管状主体的第一端和第二端之间延伸并延伸通过基本上管状主体的完整厚度的多个纵向槽。多个纵向槽的形成通过线电火花加工(EDM)工艺形成。容器配置来与水平放置的感应线圈一起使用，所述感应线圈配置为熔化容器中的可熔材料。多个纵向槽配置为在通过感应线圈施加感应场期间在容器内接收涡流。基本上管状主体配置为基本上包含由来自感应场的涡流生成的第二磁场以在其施加期间熔化可熔材料。一个或多个温度调节通道配置为在施加感应场期间调节容器的温度。
再者，根据实施方式，用于熔化的材料包括BMG原料，并可以形成BMG部件。
下面参考图1-12讨论这些和其他实施方式。然而，本领域技术人员将容易理解，关于这些附图在本文中给出的详细描述仅出于说明性目的并不应解释为限制性的。
本文中说明的方法、技术和设备非意欲限制于说明的实施方式。如本文中所公开的，装置或系统(或设备或机器)配置为执行材料(一种或多种)诸如非晶态合金的熔化和注射成型。装置配置为通过在较高熔化温度下熔化然后将熔融材料注射入模具用于成型来加工这样的材料或合金。如下面进一步所描述的，装置的部件彼此以直线(in-line)放置。根据一些实施方式，装置的部件(或至其的通道(assess thereto))在水平轴上对齐。下面的实施方式仅出于说明性目的并非为限制性的。
图3图解了这样的示例性装置的示意图。更具体地，图3图解了注射成型系统300、装置或机器。根据实施方式，注射成型系统300可以包括具有感应线圈320的熔化区，其配置为熔化在其中接收的可熔材料305；和至少一个冲杆棒330，其配置为从熔化区喷射熔融材料305并进入模具340。在实施方式中，至少冲杆棒330和熔化区以直线并在水平轴(如，X轴)上提供，使得在水平方向(如，沿着X轴)基本上通过熔化区移动冲杆棒330以移动熔融材料305进入模具340。然而，冲杆棒330的水平移动和/或放置非意欲限制性的，例如，这是由于系统300的棒和/或一个或多个部件可以放置为可选的角度或垂直移动。模具可以邻近熔化区放置。
熔化区310包括熔化机构，其配置为接收可熔材料并当其被加热至熔融态时保持材料。例如，熔化机构可以是容器312的形式，其具有用于接收可熔材料并配置为熔化在其中的材料的主体。容器312可以具有输入材料(如，原料)进入其主体的接收或熔化部分314的入口。容器的主体具有长度并可以在纵向和水平方向上延伸，如图3中所示，例如，使得使用冲杆330由其水平地移出熔融材料。可以在容器312的熔化部分314中接收用于加热或熔化的材料。在实施方式中，由容器312接收的材料是非晶态合金。熔化部分314配置为在装置的熔化区内接收可熔材料在其中熔化。例如，熔化部分314具有用于接收材料的表面。
如贯穿本公开内容所使用的容器是由用来加热物质至高温的材料制成的器皿或主体。容器还可以充当用于朝向模具移动熔融材料的压射缸。应当理解，参考用于接收可熔材料(如，BMG)并在施加来自热源或场的热以熔化容器中的可熔材料的熔化期间包含这样的材料的设备，术语“压射缸”和“容器”贯穿本公开内容可互换使用。设备可以允许在熔化过程之后移动熔融材料进入模具。额外地，容器312可以是感应场聚能器。即，容器312设计并配置为局部聚能磁场(如，源自感应源320或另一热源的二次场)以促进反应并由此熔化容器312内提供的材料。
在实施方式中，容器312是冷床熔化设备，其配置为在真空下(如，通过真空设备或泵在真空口332处施加)时用于可熔材料(一种或多种)。
在实施方式中，容器312涂覆有[更]导电材料[如，与由其制成的导电材料相比]以提高容器中的涡流传播(propogation)(电流密度)，其可以由此增加熔化区域中/邻近感应线圈320的磁场的强度，并可以由此增加熔融合金的温度和可能的热均一性。
在实施方式中，“调制”容器312以在特定RF频率下电磁共振，以便使RF能量的损失最小化，由此提高容器和系统的效率。
在实施方式中，容器的主体和/或其熔化部分314可以包括基本上圆形和/或光滑的表面。例如，熔化部分314的表面可以以弧形、圆形或环形形成。然而，主体的形状和/或表面非意欲是限制性的。主体可以是整体结构，或由连接或机器加工在一起的单独部件形成。
在图解的实施方式中，容器312的主体配置为接收水平方向上通过其的冲杆棒330，从而移动熔融材料。可选地，容器312的主体和冲杆棒330可以垂直放置或以允许冲杆棒330相对于(和进入或通过)容器312移动的另一角度放置。即，在实施方式中，熔化机构，如，容器312，与冲杆棒在同一轴上，和主体可以配置和/或定制大小以接收至少部分的冲杆棒，如冲杆头，从而当冲杆棒330[的至少头部](以任一方向)移动进入和/或通过主体时，基本上覆盖或封闭冲杆棒330[的至少头部]。因此，冲杆棒330可以配置为通过基本上移动通过容器312和推动或强制熔融材料来(在加热/熔化之后)移动熔融材料从容器进入模具340。参考图3中装置300的图解的实施方式，例如，冲杆棒330将在水平方向上从右向左移动，通过容器312，移动和推动熔融材料朝向并进入模具340。
通过基本上将冲杆的至少头部封闭在容器内，冲杆头可以被用于在容器的端处(如，在冲杆头前面)阻挡感应场。由于熔融材料从强场区域行进至弱场区域，取决于感应线圈的排布(如，如果使用不均匀间隔的感应线圈)，这可以降低在冲杆头前面的熔化效率，其对熔融材料的包含(containment)可以具有一些益处。熔融材料趋向抵靠冲杆头移动和吸收，此处感应场可以一般较小。此外，由于冲杆的头部在在容器内几乎其所有侧上几乎完全地被封闭或捕获，所以冲杆头和舟皿磨损可以显著地降低。而且，通过容器(使用内膛孔)捕获冲杆头允许或许可至多头部的最小游隙。这允许头部和内膛孔/压射缸之间更均匀和受控的间隙。利用这样的受控的间隙，在注射期间，毛刺不能穿透间隙和刮(blow by)头部。本文中公开的容器减少毛刺减少了冲杆头和容器磨损，该磨损是这两个零件的主要磨损机理，甚至引起破坏。
经由在其中提供的一个或多个槽，容器起到中继磁场的作用，而不是起到屏蔽的作用。当电流穿过感应线圈/源时，生成磁场并在线圈内发射。线圈内的该磁场在容器内生成电流(涡流)，其因为容器主体中的一个或多个槽而能够在容器的内膛孔(内表面)中循环。内膛孔中的涡流在膛孔内部生成另一(第二)磁场，并且该(第二)磁场在膛孔内部中的任何可熔材料(如，锭)中生成电流。因此，可熔材料中的电流将其加热，并经由焦耳加热使其熔化。如下面进一步所解释的，本文中公开的容器312诸如图4-7中所示的示例性容器的壁(一个或多个)通过在施加感应场以熔化主体中的可熔材料期间经由其槽或间隙利用和/或接收涡流进入容器的膛孔，依然允许材料熔化。在加热和熔化期间，容器内来自感应线圈的RF电流增加，导致更有效的耦合，用于熔化可熔材料。此外，利用容器的(高)壁，在熔化期间或在注射期间，熔融材料不能喷溅或流动超过容器的侧面。熔融金属仅有的排出口是沿内膛孔(压射缸)向下——其被供电的线圈或其他门控机构阻止，或通过顶部槽(其不太可能)。进一步，公开的容器312的设计非常结实并且不会且不能折曲。
为了加热熔化区310和熔化容器312中接收的可熔材料，注射装置300还包括用于加热和熔化可熔材料的热源。至少容器的熔化部分314——如果非基本上整个主体自身——配置为被加热，使得在其中接收的材料被熔化。使用例如在熔化区310内放置的配置为熔化可熔材料的感应源320实现加热。在实施方式中，感应源320放置邻近容器312。例如，感应源320可以是基本上围绕容器主体的长度以螺旋方式放置的线圈的形式。然而，可以使用配置为熔化容器312内的材料的其他构型或模式。如此，容器312可以配置为通过向可熔材料供应源自由使用电源或源325施加至感应源/线圈320的电力的磁场来感应熔化在熔化部分314内的可熔材料(如，插入的锭305)。因此，熔化区可以包括感应区。感应线圈320配置为加热和熔化容器312所包含的任何材料而不熔化和润湿容器312。感应线圈320朝向容器312发射射频(RF)波，其生成磁场，用于熔化其中的材料。如所示，主体和包围容器312的线圈320可以配置为以沿水平轴(如，X轴)的水平方向放置。在实施方式中，感应线圈320以水平构型放置，使得其线匝围绕并邻近容器312放置。
在实施方式中，感应线圈320具有邻近并沿着容器312的长度的不均匀间隔的线圈线匝。图11-12图解了配置用于注射成型装置的不均匀间隔的感应线圈的实例。感应线圈320可以包括彼此间隔的加感感应线圈和密封(containment)感应线圈。例如，线圈的间隔的线匝或部分可以是处处以相同频率操作的单个线圈的部分，或可以是配置为在不同频率下操作的不同线圈。可以使用这样的线圈与冲杆合作来熔化容器内的材料。
在下面进一步描述的实施方式中，容器312是温度调节的容器。因为在施加感应场期间在容器的内膛孔/内表面内存在涡流(第二磁场)循环，容器自身的主体经历熔化。如此，容器312的回火(tempering)或冷却允许在熔化可熔材料之前、期间和之后的其使用而不损坏其主体。这样的容器312可以包括一个或多个温度调节通道316或冷却管线，其配置为在例如熔化容器中的材料期间在其中使气体、流体或液体(如，水、油或其他流体)流动，用于调节容器312的主体的温度(如，以强制冷却容器)。这样的强制冷却的容器也可以在与冲杆棒330相同的轴上提供。在施加感应场(如，来自感应线圈320)期间，通道(一个或多个)316辅助阻止容器312自身的主体的过量加热和熔化。调节通道(一个或多个)316可以连接至冷却系统360，其配置为引起在容器中的气体或液体的流动。调节通道(一个或多个)316可以包括一个或多个用于流体流动通过其的入口和出口。入口和出口可以连接至温度调节通道设计中的一个或多个，以使流体在主体中流动、通过主体流动和流动离开主体。通道316的入口和出口可以以任何数目的方式配置并且不意欲受限制。例如，通道(一个或多个)316可以相对于熔化部分314放置，使得熔化其上的材料和调节容器温度(即，吸收热和冷却容器)。调节通道(一个或多个)316可以提供在容器的主体内其内膛孔的内表面和其外表面之间，和/或在其主体的第一端和第二端之间延伸(例如，如图4-7中所示和描述的)。调节通道(一个或多个)的数目、定位、形状和/或方向应当不受限制。激活或施加冷却流体通过通道(一个或多个)也不受限制。冷却液体或流体可以配置为在可熔材料的熔化期间、在可熔材料的熔化之后、当供电感应源320时、在向感应源供电的时间段期间、在施加感应场期间、当关闭感应源320时、或以调节容器的温度至期望的(如较低的)调节温度所期望或必需的任何时间间隔，流动通过调节通道(一个或多个)。通道可以看作输入通道和输出通道。容器中输入通道的数目可以但不必需与输出通道的数目相同。
在图4-7中显示了可以与注射成型装置300一起使用的具有上面描述的特征的容器312的一个实施方式。即，虽然在下面的描述没必要重复，但是应当理解，前面关于与容器312相关的特征提供的描述可以适用于下面描述的实施方式，反之亦然。
图4图解了具有用于可熔材料在其中熔化的基本上管状主体500或本文中所称为的“主体500”的容器312的实施方式。在实施方式中，容器的主体500具有基本上管状结构，其具有沿纵向方向的第一端502(如，前端或冲杆插入端)和第二端504(如，后端或注射端)。主体500具有内表面508和外表面510。例如，根据实施方式，主体500可以配置为沿水平轴放置以在具有水平放置的感应线圈320的注射装置中使用。
通常，主体500具有在其中的熔化部分511，其配置为接收可熔材料，用于通过来自邻近容器提供的感应线圈诸如感应线圈320的磁场熔化。主体500可以具有内膛孔513，内膛孔513起到主体的熔化部分的作用并且配置为接收可熔材料用于在其中熔化。内膛孔513可以包括在主体的第一端502和第二端504之间延伸的内表面508。容器还包括在第一端502和第二端504之间延伸并从外表面510通过主体至形成内膛孔513的表面508的部分的多个槽506或间隙。感应线圈产生磁场，其经由容器的槽引导朝向并进入容器的基本上管状结构的内部，其贯穿体积近似恒定并且沿线圈的轴定向(如，向内地和水平地)。再者，诸如图4中所示，容器312被用作注射熔融材料进入模具的压射缸，而不是仅仅作为熔化材料的坩埚。根据实施方式，主体500的基本上管状结构可以包括基本上封闭冲杆头的一个或多个壁。通过基本上封闭冲杆，在加热和熔化期间，在主体500内增加来自感应线圈的RF电流，导致熔化可熔材料的更有效的耦合。容器起到中继磁场的作用，而不是起到屏蔽的作用。如此，通过由驱动经过感应线圈的电流在舟皿内部产生次磁场，如图4中所示的容器的壁(一个或多个)依然允许材料熔化。此外，由于冲杆的头部在容器内几乎其所有侧上几乎完全地被封闭或捕获，所以冲杆头和舟皿磨损可以显著地降低。
主体的表面和壁可以是任何形状。主体500的壁(一个或多个)可以是基本上环形的。主体500的壁具有内表面508和外表面510。壁可以具有基本上分开内表面508和外表面510的厚度T2。在实施方式中，熔化部分是至少部分的内表面508(如，其底部部分和/或侧面)。内表面508形成通过基本上管状主体500的接收开口或膛孔。除了接收用于熔化的可熔化材料外，内表面508还配置为接收在其中的并通过其移动熔融材料的冲杆(诸如冲杆330)，如先前所提到的。
在实施方式中，主体500可以具有基本上圆形和/或光滑的表面。例如，膛孔的内表面508可以以基本上环形、弧形或圆形形状(例如，如图4中所示意性显示的)形成。例如，外表面510可以以与内壁508类似的形状或不同的形状形成。在实施方式中，膛孔的内表面508可以以具有对应冲杆330和其头部的尺寸和大小的形状形成，以便主体500配置为当冲杆头330移动通过时基本上封闭冲杆头330。然而，主体500的形状和/或表面非意欲限制性的。
如图4中所示容器也具有其主体内的一个或多个温度调节管线(或冷却通道)316，如图5和6中所见的，该温度调节管线配置为允许在感应场/熔化过程期间液体(如，水或其他流体)流动，用于辅助调节容器主体的温度。调节管线(一个或多个)316可以相对于熔化部分或内表面508在主体500内放置。例如，在实施方式中，通道(一个或多个)316可以以相对于主体500的纵向方向放置。在其他实施方式中，通道(一个或多个)316可以以水平或横向方向放置。在实施方式中，在内壁508(内膛孔的表面)和外壁510之间提供一个或多个温度调节管线316。一个或多个温度调节通道316可以在主体500的末端之间延伸。一个或多个温度调节管线316可以在主体500的第一端502和第二端504之间平行于水平轴纵向延伸。主体500可以包括前进通过内表面和外表面508和510之间的壁的部分、区域或厚度的通道。
调节通道(一个或多个)316可以包括一个或多个入口和出口——在图4、5和7中在主体500上两者通常表示为516——用于液体或流体流动进入、通过其和离开容器。如图5中所示，入口和出口516可以邻近主体500的第二端504提供。入口和出口516可以是围绕主体500的圆周提供的槽或开口。入口和出口516配置为与冷却系统连通以输入和输出冷却流体或液体。在实施方式中，入口和出口516相对彼此偏置或交错。例如，入口可以提供在第一区域中，和出口可以提供在第二区域中。调节通道的入口和出口516可以以任意数目的方式配置并且非意欲限制性的。进一步，通道(一个或多个)内流体或液体的流动方向是非限制性的。例如，在实施方式中，流体可以配置为进入和离开每个通道，使得液体以一个方向流动。在另一实施方式中，液体可以配置为以交替的方向流动，如，每个相邻管线可以包括交替的进口和排出口。例如，流体或液体可以配置为流动进入一个或多个入口或进口，然后在每个通道中沿主体500的第一侧纵向流动，和以相反方向沿主体500的第二侧纵向流动，和离开一个或多个出口或排出口。在每个通道内的流动方向不必需是相同的。另外，调节通道可以配置为具有一个或多个进口/排出口，其配置为允许通道之间的液体的流动。例如，在其中容器具有纵向延伸调节通道的实施方式中，通道中一个或多个可以包括延伸至另一通道(一个或多个)或管线(一个或多个)的一个或多个横向或延伸管线，使得它们彼此流体地连接。即，液体可以配置为不仅沿主体纵向前进，而且通过和在连接的通道(一个或多个)之间前进。
在实施方式中，通道在壁508和510之间以间隔构型提供。在实施方式中，围绕主体500，通道相对彼此等距地间隔，诸如图6中所示。在实施方式中，通道中流体或液体的流动方向每隔一通道交替。在实施方式中，入口通道和出口通道围绕主体交替。在实施方式中，至少容器主体的底部部分包括关于它们的相对间隔相对地更靠近的通道。通道可以提供在根据实施方式的容器的中部分或大圆之上。
如图4-7中所示容器中调节通道的数目、形状、定位、其内的流动、和/或方向以及主体500中这样的通道的入口和出口的位置应不受限制。同样，调节通道的大小(如直径或宽度)不受限制。通道的大小可以基于主体中包括的调节通道的数目，例如，或其中提供通道的段或材料的大小(如，基于表面的厚度，诸如主体的厚度)。调节通道的大小也可基于期望冷却的量。
如所示，主体500包括两个或更多个纵向槽506或本文中称为的“槽506”。例如，槽506在第一端502和第二端504之间延伸并且延伸通过基本上管状主体500其顶部的完整厚度T2。槽506可以从外表面510延伸通过主体至形成膛孔的内表面508的部分。槽506提供容器的壁内的间隙或开口。槽506配置为在施加RF感应场期间在容器的主体500内利用和/或接收涡流。如果在施加来自感应源的RF能量期间容器的壁(一个或多个)完全闭合，形成的任何涡流可以以不期望的方向传播，如不朝向可熔材料。因为涡流产生溶解容器内的可熔材料/锭的场，所以在施加期间获得对它们的控制以引导它们的场和电流至最需要它们的地方是期望的。因此，本文中公开的槽506配置为接收、允许、利用和/或引导这样的场流(涡流)进入容器的内膛孔以利用二次场熔化置于其中/其上的可熔材料。容器内的涡流起到第二感应线圈的作用，生成渗透可熔材料并熔化其的电流的二次场。如果容器完全封闭(如，没有槽506)，涡流通常仅在容器的外表面上或沿其外表面行进，并且不进入容器的内膛孔(如，熔化部分314)以在锭/可熔材料所处的地方生成磁场。然而，如果槽506自身在其宽度上太薄或太窄，则涡流可引起跨越槽的电弧。因此，可以定制槽506的大小以基本上减少或阻止电弧，同时依然允许容器的壁基本上封闭冲杆并熔化在其中的材料。
在实施方式中，材料可以包装在容器312的个体指状结构(如，槽506内)之间。例如，可以在槽506中提供或填充介电材料——像陶瓷。这样的材料可以辅助阻止电弧并阻止指状结构之间的任何电连接。
如图4中所示，每个槽506具有在纵向方向上在主体500的第一端502和第二端504之间延伸的长度L2。每个槽506的长度L2可以取决于容器主体的总长度。在实施方式中，每个槽506的末端在末端502和504之前或邻近其处停止，而不延伸通过其末端表面。例如，槽可以形成比容器的末端短，从而在任一末端处提供刚度，以降低或基本上阻止主体的折曲。这样的末端也容纳歧管位置和由冲杆加压并强制(注射)熔融材料进入模具的位置。每个槽具有由其平行边缘之间的间隔限定的宽度W2。每个槽506也具有图6中所示的高度H，其可以由内表面508和外表面510之间的壁的厚度限定。
在实施方式中，槽的长度L2为约150毫米和约225毫米之间。在实施方式中，槽具有约175毫米的长度。在实施方式中，槽具有约212毫米的长度L2。在实施方式中，槽的宽度W2为约3.0毫米和约15毫米之间。在实施方式中，槽具有约3.175毫米(1/8英寸)的宽度W2。在实施方式中，壁的厚度T2为约3.0毫米和约15毫米。因此，槽的高度H可以基本上类似或等于壁的厚度T2。然而，槽的上面提到的尺寸范围仅仅是示例性的并非旨在为限制性的或对于其关键的。在实施方式中，可以基于容器的尺寸配置槽的尺寸。在实施方式中，槽配置为定制大小，使得在施加感应场期间基本上阻止表面518和520之间的电弧(由于涡流)，同时依然允许定向施加进入容器的主体至可熔材料。在实施方式中，施加至容器和/或其周围气氛的真空水平和/或气压也可以影响和/或决定槽宽度W2(和/或其他槽尺寸)。
在实施方式中，除了温度调节通道(一个或多个)316前进通过和槽506以外，通过壁长度L2和/或厚度T2的部分，壁是基本上实心的。槽506在容器312的壁中形成分开的指状部分。容器的主体500和壁可以使用其中形成或机器加工(如，经由线EDM工艺，下面提到，设计以在个体指状结构之间留下细间隙)槽506或间隙的单片材料制造或形成。通过添加槽在主体500中形成的指状结构的数目非旨在是限制性的。在实施方式中，形成多于两个指状结构。在实施方式中，形成十个指状结构。在实施方式中，形成十五个指状结构。在实施方式中，形成多于十个指状结构。
在一个实施方式中，每个槽506可以包括约0.1mm的宽度W2。然而，宽度不受限制。槽506或间隙的宽度W2设计以足够细以避免熔融材料渗透槽506或间隙。再者，槽506在每个指状结构之间提供电隔离。
可以围绕容器的主体500提供槽506，例如，如图6中所示。槽506的侧面可以由平行边缘或壁限定，每个提供在以垂直于水平轴的方向中横向延伸的平行平面上。在实施方式中，槽506围绕容器的主体500等距地形成和间隔。在实施方式中，在主体500中形成槽506和调节通道316两者，使得它们相对彼此相对等距间隔。在另一实施方式中，槽506可以沿容器的顶部部分和底部部分形成。与主体500和槽506相关联的位置、间隔、大小和尺寸非旨在限制于图解的实施方式。
容器考虑熔化部分/其内膛孔511内材料的温度读数。在实施方式中，槽506的宽度W2可以定制大小以允许传感器或其他检测设备的插入，从而读取可熔材料的温度读数。槽506的宽度W2也可以允许观察容器内的可熔材料，比如，从而验证包含熔融材料(在熔化期间)。
图4也显示了主体500在其至少一末端具有法兰512。法兰512配置为将主体500的末端固定在注射成型装置内并阻止主体500相对注射成型装置移动。法兰512可以阻止主体500在注射期间被拉出。例如，当冲杆330移动来自主体500的熔融材料并将其注射进入模具时，由于注射过程发生主体500经受力。当经由来自冲杆330的前向压力填充模具的腔时，可以向容器传递一些反压力。法兰512辅助稳定和保持容器在装置中。
法兰512可以是突出的边、缘、肋或盘(collar)的形式。其用于增强主体500、将其保持在适当位置和/或将其附连至注射成型装置中的另一物体。
可以邻近第一端502或第二端504之一提供法兰512。在实施方式中，如图4中所示，邻近第二端504提供法兰512。在实施方式中，法兰512配置为在装置的模具侧上插入(与冲杆侧相对)。例如，法兰配置为在模具340和转移套筒(transfer sleeve)350之间的定位和固定。
也如图4中所示，在实施方式中，入口和出口516可以邻近主体500的第二端504并相对于法兰512放置。例如，入口和出口516可以基于用于向至少容器递送流体的流体歧管的确定而制造。
在实施方式中，代替法兰512，容器的主体500可以包括凹槽(groove)。例如，可以邻近第二端504或配置来附连至装置的主体500的末端提供凹槽。可以提供环以位于在凹槽中。环和凹槽的组合可以用于以与上面描述的法兰类似的方式固定容器。
当前进流体通过主体500时，通道可以由真空压力密封。在实施方式中，为了固定与法兰512的末端相反的末端，即，在该情况中，是第一端502，在其中可以提供接收部分，其配置为接收顶盖514，以在熔化过程期间能够密封调节通道的末端。例如，顶盖514——像图4中所示的顶盖——可以在接收部分中固定至主体500的末端502。接收部分可以为在末端502处延伸进入端表面的凹进坑(recessed pocket)的形式。凹进坑可以具有圆形、环形或“O”形。顶盖514可以由与接收部分基本上类似的形状形成，如图4中所示，并且对齐和插入其中。在端502处，顶盖514可以(电子束)焊接或以其他方式机器加工并附连(如，使用螺纹拧上)。在实施方式中，顶盖514可以包括通过其的小孔，从而能够插入用于递送流体进入主体500的调节通道316用于温度调节的管子。
图7图解了根据实施方式在具有螺旋包围感应线圈320的注射成型装置中诸如图4中所示的容器312的平面图。图11和12图解了根据实施方式在具有螺旋包围感应线圈320的注射成型装置中诸如图4-8中所示的容器312的图。在非限制性实施方式中，感应线圈320具有不均匀间隔的管。容器经由其法兰512固定在装置中(未显示)。来自冷却系统360的管可以在装置内邻近容器的固定的第二端504附连。然后，流体可以被引导进入入口和出口516，用于调节主体。第一端502可以经由顶盖514固定。在使用中，容器312经由置于真空源提供的真空下的包围管(如，石英管)(未显示)真空密封，并且流体流动通过主体500的调节通道，同时在内套筒508中熔化可熔材料，从而调节容器的温度。主体500是真空密封的并且不暴露至空气。在熔化过程之后，可以通过移动冲杆330通过主体500注射熔融材料用于成型。
除了附图中图解的那些以外，还设想了具有在其中或与其相关联的温度调节通道(一个或多个)的容器——具有基本上封闭冲杆头的壁——的其他实施方式。
本文中该公开的压射缸312比现有类型的容器更刚性和耐久，其可以使冲杆头和压射缸之间的任何间隙或间隔(当冲杆移动通过压射缸或容器312时)更一致并因此通过避免过量的磨损而增加两个零件的寿命。
再者，当冲杆头移动通过内表面508时——犹如其正通过完全封闭的管，容器的主体500允许冲杆头对齐和稳定，同时依然允许使用来自感应线圈的磁场来熔化材料，而没有不利的或不期望的屏蔽，所述屏蔽可以阻止材料达到适合于浇铸或成型的温度。然而，当施加感应场(电流)用于熔化时，槽506能够在温度调节的容器的主体内接受涡流和/或接受涡流进入其以至少辅助熔化材料。
此外，公开的容器312或压射缸提高了对保持熔融材料在压射缸内部和所有材料被推入模具腔的可靠性。它也将熔体的过热温度增加至阈值，其将增加浇铸部件中非晶态含量。
因此，上面描述的实施方式显示了能够使用多个槽或间隙允许感应场(涡流)进入其内膛孔以熔化可熔材料，能够基本上封闭冲杆头和可以起到将熔融材料注入模具的压射缸(经由其内膛孔)的作用的容器，和其使用方法。除了先前提到的特征(例如，参考图4中容器312所描述的)和能力，本文中公开的容器还包含合金，在它被熔化时保持合金不受污染，以及阻止合金对机器润湿。本文中公开的容器还起到机械通道的作用(经由其内膛孔和熔化部分)——通过其熔融材料可以以其途径被冲入模具，以及起到冲杆头移动跨越的滑动表面的作用。热方面，公开的容器提供调节液体/冷却剂和熔融材料之间的热传导。电磁方面，公开的容器提供电场(以涡流的形式)和磁场的导体。公开的容器也非常清洁，并且不将外来物质引入熔融合金。
本文中实施方式可以辅助减少容器吸收的能量的量，并因此使更多能量输入正被熔化的材料。更多能量允许系统达到更高的熔化温度。然而，应当提到，这不必然意味着需要向感应线圈320施加更多能量。相反地，由于当利用诸如本文中描绘的那些的容器时可以达到较高的熔化温度，容器通过允许较少施加能量来改良熔化过程。因此，均匀成型和更高质量形成部件的可能性取决于在注射成型系统中对材料执行的工艺和在工艺期间使用的部件。可熔材料的均匀加热和熔融材料在这样的注射成型装置中的温度保持辅助形成均匀成型的部件。本文中示例性实施方式的任一个中的容器312的构型和设计可以改良和提供这样的特征。
可以在熔化区中以任何数目的形式接收可熔材料。例如，可以以锭(固态)、半固态、预热的淤浆、粉末、珠粒等的形式提供可熔材料进入熔化区。在一些实施方式中，可以提供加载口(诸如图3中锭加载口318的图解实例)作为注射成型装置300的部分。加载口318可以是在机器内任何数目的地方处提供的单独的开口或区域。在实施方式中，加载口318可以是通过机器的一个或多个部件的途径。例如，参考图3中显示的实施方式，可以通过冲杆330将材料(如，锭)在水平方向插入容器312，或可以将材料在水平方向从注射装置300的模具侧插入(如，通过模具340和/或通过任选的转移套筒350进入容器312)。在其他实施方式中，可以以其他方式和/或使用其他设备提供可熔材料进入熔化区(如，通过注射装置的相反端)。
可以使用具有特征——诸如参考图4-7中的主体400公开的那些特征——的容器312配合注射成型装置——诸如图3中所示的装置300——来执行熔化材料的方法。该方法可以包括在容器312中提供可熔材料；操作邻近容器312提供的热源(线圈320)以形成熔融材料，和在操作热源期间调节容器的温度。容器312的主体500配置为在操作期间，经由允许涡流通过延伸通过主体的完整厚度的多个槽506进入容器的主体，应用来自热源320的磁场至容器312内可熔材料。容器312还包括在其中的一个或多个温度调节通道316。调节包括在该一个或多个温度调节通道316中使流体流动，如，在材料的加热或熔化期间。
例如，为了执行成型熔融材料的方法，装置300可以配置为通过在纵向和/或水平方向上移动其冲杆330从而在基本上水平方向上将材料注入模具340。因此，冲杆318可以配置为推动用于熔化的材料进入主体，任选地在熔化过程期间保持材料在容器和熔化区内，和/或通过行进通过容器312以基本上水平方向从熔化部分314移动熔化的材料(如，朝向模具340从右至左)。如上所描述，容器312的内壁508配置为当冲杆通过其移动和延伸时，容纳冲杆330的头部和主体的移动。
根据实施方式，在材料在容器312中熔化之后，冲杆330可以用于强制熔融材料离开容器312并进入模具340，用于成型为物体、部件或件。在其中可熔材料是合金诸如非晶态合金的例子中，模具340配置为形成成型的块状非晶态合金物体、部件或件。模具340具有入口，其用于通过其接收熔融材料。容器312的输出(如，用来注射的第二端或后端)和模具340的入口可以以直线并在水平轴上提供，使得冲杆棒330在水平方向移动通过容器312的主体，从而经由模具入口将熔融材料注入模具340。
如先前所提到的，当强制熔融材料进入模具或模腔时，用于成型诸如金属或合金的材料的系统——诸如注射成型系统300——可以实施真空。注射成型系统300可以进一步包括操作地连接至其的至少一个真空源或泵(未显示)，其配置为经由真空口333向至少容器312在熔化区中施加真空和向模具340施加真空，如图3中所示。真空压力可以施加至至少注射成型系统300的部件，这些部件用于熔化、移动或转移和成型在其中的材料。例如，在熔化和成型过程期间，容器312和冲杆棒330可以在真空压力下和/或封闭在真空室中。
在实施方式中，模具340是真空模具，其是配置为当成型材料时调节在其中的真空压的封闭结构。例如，在实施方式中，真空模具340包括关于彼此邻近地(分别地)放置的第一板(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自具有与其相关联的模具腔，用于在其之间成型熔化的材料。模具腔可以包括部件腔，用于在其中形成和成型部件，诸如BMG部件。
在实施方式中，模具340的腔配置为成型来自熔化区经由任选的注射套筒或转移套筒350接收在其之间的熔融材料。通常，模具340的第一板可以连接至转移套筒350。转移套筒350(在本领域和本文中有时称为压射缸、冷套筒或注射套筒)可以提供在熔化区310和模具340之间。转移套筒350具有开口，其配置为接收和允许熔融材料通过其的转移并进入模具340(使用冲杆330)。可以沿水平轴(如，X轴)在水平方向提供转移套筒的开口。转移套筒不必需是冷室。在实施方式中，至少冲杆棒330、容器312(如，其接收或熔化部分的内壁)和转移套筒350的开口以直线和在水平轴上提供，使得冲杆棒330可以在水平方向上移动通过容器312的主体，从而从容器312移动熔融材料并进入(和随后地通过)转移套筒350的开口，和进入模具340。在熔化和成型过程期间，转移套筒350也可以在真空压力下和/或封闭在真空室中。
在水平方向上推动熔融材料通过转移套筒350并经由入口(如，在第一板中)进入模具腔(一个或多个)和第一板与第二板之间。在材料的成型期间，至少第一和第二板配置为基本上消除在其之间的材料(如，非晶态合金)暴露至例如氧和氮。具体地，施加真空，使得从板和它们的腔内基本上消除大气空气。使用经由真空管线和口333连接的至少一个真空源将真空压力施加至真空模具340的内部。例如，在熔化和随后的成型循环期间，系统上的真空压力或水平可以保持在1x10-1至1x10-4托之间。在另一实施方式中，在熔化和成型过程期间，真空水平维持在1x10-2至大约1x10-4托之间。当然，可以使用其他压力水平或范围，诸如1x10-9托至大约1x10-3托，和/或1x10-3托至大约0.1托。喷射器机构(未显示)配置为从模具340的第一板和第二板之间的模具腔喷射成型的(非晶态合金)材料(或成型的部件)。喷射机构与致动机构(未显示)相关联或连接，所述致动机构配置为被致动，从而喷射成型的材料或部件(如，在第一和第二部件水平移动并彼此相对地远离之后，在至少板之间的真空压力被释放之后)。
在装置300中可以采用任意数目或类型的模具。例如，可以在第一和第二板之间和/或邻近第一和第二板提供任意数目的板，以形成模具。可以在注射成型系统/装置300中实施本领域内已知为“A”系列、“B”系列和/或“X”系列模具的模具。
在这样的注射成型装置300中的待熔化材料的均匀加热和熔融材料的温度维持辅助形成均匀的成型部件。仅为了解释的目的，贯穿本公开内容，待熔化的材料描述和图解为锭305的形式，锭305为固态原料的形式；然而，应当注意，在注射成型系统或装置300中可以接收固态、半固态、预热的淤浆、粉末、珠粒等形式的待熔化的材料，并且材料的形式是非限制性的。
制造本文中公开的容器的方法非意欲是限制性的。可以使用任意数目的步骤或过程。例如，在形成主体之后，可以通过容器壁机器加工或形成两个或更多个槽，从而提供容器内的间隙或开口。在实施方式中，方法包括形成容器312的基本上管状主体500，所述基本上管状主体500具有沿纵向方向的第一端502和第二端504并具有在其中的内膛孔508；形成一个或多个温度调节通道316，其配置为在基本上管状主体内使液体流动；和形成多个纵向槽506，其在纵向方向上基本上管状主体的第一端和第二端之间延伸并延伸通过基本上管状主体的完整厚度T2。多个纵向槽506的形成通过线电火花加工(EDM)工艺形成。
与槽506相关联的尺寸不必需是相同的或基本上类似的。在实施方式中，第一槽的长度可以类似于容器总长度的长度，第一槽配置为在容器的端与端之间并通过其前进，而一个或多个相邻槽(如，在第一槽的一侧或任一侧上)具有短于容器的长度。当然，这样的实例是非限制性的。容器中的槽506可以放置通过容器主体，从而辅助进一步引导涡流和场朝向容器的内膛孔和熔化部分，以熔化在其中的材料。
通常，更容易地制造公开设计的容器。例如，基本上管状设计减少了从金属圆形料生产容器所需的机器加工。通过仅具有小槽(如，而不是延伸进入壁的大切口)，更容易进行珩磨或研磨内芯的内直径。这使得电镀更容，比如，使用铬，其中可以在电镀之后珩磨容器。
应当注意，在任意本文中公开的实施方式中，容器312的主体可以由任意数目的材料(如，铜、银)形成，包括在任意其表面或部件上的一个或多个涂层或层，和/或构型或设计。例如，一个或多个表面可以在其中具有凹进或凹槽。用于形成容器主体的材料(一种或多种)、待熔化的材料(一种或多种)和材料的层(一个或多个)非意欲是限制性的。
容器312的主体可以由一种或多种材料形成或包括一种或多种材料，其包括材料或合金的组合。例如，容器312可以包括金属或金属的组合，诸如选自不锈钢(SS)、铜、铜铍、铜铬、amcolloy、赛隆陶瓷、氧化钇、氧化锆、铬、钛和稳定的陶瓷涂层的一种。在实施方式中，容器312由铜合金形成。在实施方式中，容器312由RF不灵敏的一种或多种材料形成，或在其上涂覆RF不灵敏的一种或多种材料。
在实施方式中，在容器312的一个或多个表面或部件上的一个或多个涂层或层是热绝缘体、热屏障或电导体。例如，可以使用电镀技术将涂层施加至容器312的内套筒。表面或部件上的涂层(一个或多个)或层(一个或多个)不必需是一致的；即，施加涂层或成层材料的区域不限于覆盖整个表面或不限于特定厚度或图案。任何数目和/或类型的方法可以被用来向容器312施加涂层材料并不应是限制性的。在实施方式中，涂层或层材料可以包括下述中至少一种：陶瓷、石英、不锈钢、钛、铬、铜、银、金、金刚石样碳、氧化钇、氧化钇氧化物和氧化锆。沉积这些类型的材料可以提供表面硬度和耐磨性，而同时保留有效传热的传导性。向公开的容器施加具有增强导电性的涂层可以增加舟皿中涡流的密度，并由此增加舟皿内部场强度。
因此，本文公开内容描述了设计以改进用于系统的熔化和加工温度，以及改进能量消耗的温度调节的容器的实施方式。本文中实施方式图解了起感应场捕获作用的容器，其允许接收并可以使用涡流的(二次)磁场用于熔化在其熔化部分中的材料，同时基本上封闭冲杆头的侧面。而且，本公开内容提供了可以以水平方向应用熔化材料诸如块状非晶态合金的这样的容器。进一步，它提供了组合的熔化区和压射缸，用于模铸或注射成型。因此，可以通过减少容器的成本和改进整个熔化和注射路径中组分的尺寸控制来改进装置和系统的操作。
虽然没有更详细地描述，但公开的注射系统可以包括额外的部件，其包括但不限于一个或多个传感器，如温度传感器362，流量计等，(如，监测温度、冷却水流量等)，和/或一个或多个控制器364。使用如本文中公开的注射系统的任意实施方式待成型(和/或熔化)的材料可以包括任意数目的材料并且不应是限制性的。在一个实施方式中，待熔化和成型的材料是非晶态合金，如上所描述的。根据实施方式，温度调节的容器可以配置来在施加热或电流期间保持非晶态合金。在实施方式中，容器可配置为在熔化期间接收涡流并保持非晶态合金，和用于在熔化和/或施加热或感应场熔化非晶态合金期间调节容器的温度。冲杆可以在熔化期间保持非晶态合金，和/或由容器如朝向模具推动或移动熔融非晶态合金。
实施方式的应用
当前描述的容器、装置和方法可以用于形成各种部件或制品，例如，其可以被用于杨克式干燥辊(Yankee dryer roll)；汽车和柴油发动机活塞环；泵零件——诸如诸如转轴、套筒、密封件、叶轮、套管区、冲杆；汪克尔转子发动机零件——诸如外壳、端板；和机器元件——诸如汽缸衬垫、活塞、阀杆和液压油缸。在实施方式中，装置和方法可以用于形成电子设备的外壳或其他部件，诸如，例如，设备或其电互连件的外壳或套管的一部分。装置和方法也可以被用于制造消费电子设备的部分，所述消费电子设备诸如移动电话、台式计算机、笔记本计算机和/或便携式音乐播放器。如本文中所使用，“电子设备”可以指任何电子设备，诸如消费电子设备。例如，它可以是电话，诸如移动电话，和/或固定电话，或任何通信设备，诸如智能电话——包括例如iPhoneTM，和电子邮件发送/接收设备。它可以是显示器的部分，诸如数字显示器、TV监视器、电子书阅读器、便携式网络浏览器(如，iPadTM)和计算机监视器。它也可以是娱乐设备，包括便携式DVD播放器、DVD播放器、蓝光盘播放器、电子游戏机、音乐播放器——诸如便携式音乐播放器(如，iPodTM)等。它也可以是提供控制——诸如控制图像流、视频、声音(如，Apple TVTM)——的设备的一部分，或它可以是电子设备的远程控制器。它可以是计算机或其附件的一部分，诸如硬盘塔外壳或套管、笔记本外壳、笔记本键盘、笔记本触控板、台式机键盘、鼠标和扬声器。还可以应用涂层至诸如手表或时钟的设备。
虽然参考图1-7和11-12完成本文中讨论的实施方式，但是本领域技术人员将容易理解，关于这些附图本文中给出的详细描述仅出于说明性目的，并不应解释为限制性的。
进一步，应当理解，本文中使用的术语——包括熔融合金、熔融金属、熔融非晶态合金、非晶态合金、BMG等非旨在是限制性的，而是理解为指用于在本文中公开的模具中形成BMG部件的块状凝固非晶态合金或块状金属玻璃(“BMG”)。
而且，应当注意，如本文中所公开的容器可以和垂直系统一起使用和/或在垂直方向上垂直放置而不背离本公开内容，或以其他角度放置。即，附图中所示实施方式仅是说明性的。系统和其部件中的一个或多个——像容器和/或冲杆棒——可以被放置或对其，例如，使得它们沿垂直轴移动。基于先前的描述，本领域内普通技术人员应当进一步理解使用这样的容器和系统的方法。
出于解释的目的，前述描述使用具体术语来提供对描述实施方式的详尽理解。然而，本领域技术人员将清楚，不必需具体的细节从而实践描述的实施方式。因此，出于说明和描述的目的，提出本文中描述的具体实施方式的前述描述。它们非意欲是详尽的或将实施方式限制于公开的精确形式。本领域技术人员将清楚，鉴于上面的教导，许多修改和变体是可能的。

Claims (14)

1.一种装置，所述装置包括：
容器，所述容器沿着纵向方向延伸并且包括：
基本上为管状的主体，所述主体由单片的材料形成并且包括多个纵向槽，所述多个纵向槽从外表面到内膛孔延伸通过所述主体的完整厚度，所述主体限定：
冲杆端；
喷射端；以及
熔化区，所述熔化区沿着所述纵向方向在所述冲杆端和所述喷射端之间延伸，其中：
所述多个纵向槽从远离所述冲杆端的嵌入的第一位置延伸到远离所述喷射端的第二位置；
感应线圈，所述感应线圈配置为使材料在所述容器中熔化，所述感应线圈至少部分地包围所述容器的包括所述多个纵向槽的一部分并且包括两个端部，两个端部中的每个端部具有的缠绕间隔小于中央部分的缠绕间隔；以及
冲杆头，所述冲杆头定位在所述内膛孔中并且配置为从所述内膛孔延伸出来通过所述喷射端，从而使得熔融材料移动通过所述熔化区并且进入模具。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器进一步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配置为在施加感应场期间通过使流体在其中流动来调节所述容器的温度。
3.根据权利要求2所述的装置，其中：
所述一个或多个温度调节通道定位在所述容器内，在相邻的纵向槽之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器进一步包括法兰，所述法兰位于所述冲杆端并且配置为将所述容器固定至所述装置。
5.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述容器进一步包括：
位于所述冲杆端的第一开口；以及
位于所述喷射端的第二开口；以及
所述第一开口、所述第二开口和所述熔化区具有基本上相同的直径。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述槽围绕所述主体的圆周径向地设置。
7.一种用于熔化非晶态合金的方法，包括：
将可熔非晶态合金材料定位在容器中，所述容器包括由单片的材料形成的基本上为管状的主体并且包括延伸通过所述主体的完整厚度的多个槽；
操作至少部分地包围所述容器的感应源，由此形成熔融非晶态合金材料，所述感应源包括至少部分地包围开槽部分的线圈并且包括两个端部，两个端部中的每个端部具有的缠绕间隔小于中央部分的缠绕间隔；
使得流体在所述容器内的一个或多个温度调节通道中流动，从而在操作所述感应源期间调节所述容器的温度；以及
使得冲杆移动通过所述容器并且进入转移套筒，从而推动所述熔融非晶态合金材料进入与所述转移套筒联接的模具中。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：当操作所述感应源时，通过使得所述可熔材料与所述冲杆接触来阻止所述可熔材料从所述容器的熔化区逸出。
9.根据权利要求7所述的方法，其中：
所述容器沿着水平轴线定位；以及
使得所述冲杆移动包括使得所述冲杆在水平方向上朝向所述模具移动。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在所述模具中对所述熔融材料进行加压以形成BMG部件。
11.一种装置，包括：
容器，所述容器沿着纵向方向从所述容器的第一端延伸至所述容器的第二端并且包括：
单块金属结构，所述单块金属结构限定：
位于所述第一端的第一连续环形部分；
位于所述第二端的第二连续环形部分；
分段的部分，所述分段的部分定位在所述第一连续环形部分和所述第二连续环形部分之间并且具有延伸通过所述单块金属结构的完整厚度的多个纵向槽；以及
内膛孔，所述内膛孔从位于所述容器的所述第一端的第一开口延伸至位于所述容器的所述第二端的第二开口，所述第一开口和所述第二开口具有相同的直径；
感应线圈，所述感应线圈至少部分地包围所述容器并且配置为引起沿着所述单块金属结构的所述内膛孔的涡流，其中所述感应线圈至少部分地包围所述分段的部分并且包括两个端部，两个端部中的每个端部具有的缠绕间隔小于中央部分的缠绕间隔；以及
冲杆头，所述冲杆头定位在所述内膛孔中并且配置为延伸通过所述内膛孔，从而使得熔化材料移动通过所述熔化区并且进入模具。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述多个槽填充有介电材料。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述介电材料是陶瓷材料。
14.根据权利要求11所述的装置，其中所述内膛孔至少部分地通过以下限定：
位于所述单块金属结构的第一端的第一连续环形壁；以及
位于所述单块金属结构的第二端的第二连续环形壁。
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