CN206632342U - 一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，包括铜模本体，所述铜模本体包括若干块截面为扇形且可构成圆柱体的分铜模，所述分铜模的两端具有螺纹，所述铜模本体通过固定螺母将所述分铜模固定为整体铜模，所述铜模本体的纵向轴心处开设有型腔，所述铜模本体的上端开设有与所述型腔连通的熔炼凹腔，所述熔炼凹腔和所述型腔之间连通有吸铸口，所述铜模本体的下端开设有通气口，所述通气口与所述型腔之间具有安装槽，所述安装槽内安装有从上至下依次减缩且上端面与所述型腔下端面具有间隙的挡料块，所述挡料块的外侧壁上具有连通所述型腔和所述通气口的通气道。该铜模在吸铸过程中既能保持良好的通气又能防止漏料。

Description

一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模

技术领域

本实用新型涉及功能材料、材料加工、材料成型与制备等多个领域，特别是涉及一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模。

背景技术

大块非晶合金非晶合金具备许多优异性能，如高硬度、高强度、高电阻、耐蚀及耐磨等。大块体非晶合金材料的迅速发展，为材料科研工作者和工业界研究开发高性能的功能材料和结构材料提供了十分重要的机会和巨大的开拓空间。目前，块体非晶合金的研究方向主要集中在制备、性能和稳定性方面，而它的一个制备方法主要采用的是铜模真空吸铸法。制备大块非晶合金最普遍、最实用的方法就是真空吸铸法。该方法最大一个优势在于其工艺过程中控制因素比较少，只有熔体温度、吸入速度等，所以能相对简便地制备出块体非晶合金。其制备的工艺过程是：首先，将熔化腔抽成真空，并在充入氩气做保护气体的情况下，利用电弧熔炼的方法将配置完好的母合金融化，要重复融化3-5次，待其熔化均匀后，再利用熔化腔与铜模之间的产生的气压差，将融化态母合金吸入铜模；由于铜模及其外侧循环冷却水的共同作用下产生极大的冷却速率，使得液态母合金迅速冷却，从而来制备出所需要的大块非晶合金。

然而，目前我们所用的铜模真空吸铸法制备大块非晶合金时，铜模底部加工的螺纹孔与螺钉之间的配合使得在使用过程中经常一些问题，比如：当螺纹孔与螺钉过盈或过渡配合时，吸铸过程中会由于通气不畅而导致液态母合金充型不完整或空心化等问题；当螺纹孔与螺钉间隙配合时，若间隙过大会导致吸铸过程中螺钉容易脱落，这样可能会漏料导致吸铸管道堵塞，从而使得设备损坏或漏气严重，而当间隙比较合适时又会给我们的加工要求增加一定的难度。

综上所述，如何提供一种铜模使其在吸铸过程中既能保持良好的通气又能防止漏料，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，该真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模在吸铸过程中既能保持良好的通气又能防止漏料。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，包括铜模本体，所述铜模本体包括若干块截面为扇形且可构成圆柱体的分铜模，所述分铜模的两端具有螺纹，所述铜模本体通过固定螺母将所述分铜模固定为整体铜模，所述铜模本体的纵向轴心处开设有型腔，所述铜模本体的上端开设有与所述型腔连通的熔炼凹腔，所述熔炼凹腔和所述型腔之间连通有吸铸口，所述铜模本体的下端开设有通气口，所述通气口与所述型腔之间具有安装槽，所述安装槽内安装有从上至下依次减缩且上端面与所述型腔下端面具有间隙的挡料块，所述挡料块的外侧壁上具有连通所述型腔和所述通气口的通气道。

优选地，所述挡料块为圆台，所述挡料块的上部外侧壁处和下部外侧壁处具有周向间断分布的台阶面，所述台阶面的外侧与所述安装槽的内壁接触。

优选地，所述挡料块的上部台阶面和所述挡料块的下部台阶面错开分布。

优选地，所述台阶面的厚度为0.5-0.7mm，所述挡料块上端面与所述型腔下端面的间隙大小为0.2-0.5mm。

优选地，所述铜模本体包括两块对称的半铜模。

优选地，所述吸铸口预留于所述熔炼凹腔底部1-3mm处。

优选地，所述熔炼凹腔为半凹球坩埚状，所述熔炼凹腔的直径与所述铜模本体的外径相同。

优选地，所述型腔、所述吸铸口、所述熔炼凹腔以及所述通气口的轴线重合。

本实用新型所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，包括铜模本体，铜模本体包括若干块分铜模，分铜模的截面为扇形，若干块分铜模可构成圆柱体。每块分铜模的两端的外侧具有螺纹，也就是铜模本体的两端具有螺纹，铜模本体通过固定螺母将分铜模固定为整体铜模。铜模本体的纵向轴心处开设有型腔，型腔的形状不受限制，具体形状可以根据实际应用情况而定。铜模本体的上端开设有熔炼凹腔，熔炼凹腔与型腔连通，熔炼凹腔和型腔之间连通有吸铸口。铜模本体的下端开设有通气口，通气口与型腔之间具有安装槽，安装槽内安装有挡料块，挡料块从上至下依次减缩，可以为锥体，也可以为圆台体，还可以为其它适宜的形状，挡料块的上表面封闭，物料不能通过。挡料块的上端面与型腔的下端面支架具有间隙，能够使气体顺利穿过。挡料块的外侧壁上具有通气道，通气道连通型腔和通气口，让气体从型腔通过通气道到达通气口，从通气口排出。

本实用新型所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，将传统铜模底部的螺钉与螺纹孔改成带有通气道的挡料块，在吸铸过程中，既能保证保持良好的通气，控制吸铸过程中的通气流畅性；又能保证母合金不容易漏到吸铸管道损坏设备，防止漏料；还能保证吸铸过程中挡料块位置的稳定性，不易脱落，吸铸出的非晶合金均匀致密、性能稳定、形状完整。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模的结构示意图；

图2为图1中A-A处的结构示意图；

图3为挡料块的结构示意图。

附图中标记如下：

1-熔炼凹腔、2-吸铸口、3-螺纹、4-铜模本体、5-型腔、6-挡料块、7-通气口、8-固定螺母、9-间隙、61-台阶面、62-通气道。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，该真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模在吸铸过程中既能保持良好的通气又能防止漏料。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模的结构示意图；图2为图1中A-A处的结构示意图；图3为挡料块的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，包括铜模本体4，铜模本体4包括若干块分铜模，分铜模的截面为扇形，若干块分铜模可构成圆柱体。每块分铜模的两端的外侧具有螺纹3，也就是铜模本体4的两端具有螺纹3，铜模本体4通过固定螺母8将分铜模固定为整体铜模。铜模本体4的纵向轴心处开设有型腔5，型腔5的形状不受限制，具体形状可以根据实际应用情况而定。铜模本体4的上端开设有熔炼凹腔1，熔炼凹腔1与型腔5连通，熔炼凹腔1和型腔5之间连通有吸铸口2。铜模本体4的下端开设有通气口7，通气口7与型腔5之间具有安装槽，安装槽内安装有挡料块6，挡料块6从上至下依次减缩，可以为锥体，也可以为圆台体，还可以为其它适宜的形状，挡料块6的上表面封闭，物料不能通过。挡料块6的上端面与型腔5的下端面支架具有间隙9，能够使气体顺利穿过。挡料块6的外侧壁上具有通气道62，通气道62连通型腔5和通气口7，让气体从型腔5通过通气道62到达通气口7，从通气口排出。

本实用新型所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，将传统铜模底部的螺钉与螺纹孔改成带有通气道62的挡料块6，在吸铸过程中，既能保证保持良好的通气，控制吸铸过程中的通气流畅性；又能保证母合金不容易漏到吸铸管道损坏设备，防止漏料；还能保证吸铸过程中挡料块6位置的稳定性，不易脱落，吸铸出的非晶合金均匀致密、性能稳定、形状完整。

继续优化上述实施方式，挡料块6具体可以为圆台，大端在上面，小端在下面，阻挡物料。挡料块6的上部外侧壁处和下部外侧壁处具有周向间断分布的台阶面61，台阶面61的外侧与安装槽的内壁接触，在间断处形成通气道62，气体可以从通气道62通过。台阶面61的数量不受限制，可以根据实际应用情况而定，台阶面61可以通过机加工成型，易于加工，较为方便。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模不应被限制于此种情形，挡料块6的上部台阶面61和挡料块6的下部台阶面61错开分布，也就是说，上部台阶面61和下部台阶面61数量相同，成对加工，上下依次错开分布，上部间断时，下部设置台阶面61，上部台阶面61和下部台阶面61互补，防止物料从上部间断处落入而堵塞通气口。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，台阶面61的厚度为0.5-0.7mm之间任意数值，包括端点值，保证气体顺利通过通气道62。挡料块6上端面与型腔5下端面的间隙9大小为0.2-0.5mm之间任意数值，包括端点值，保证气体顺利从型腔5排出。

上述真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，铜模本体4包括两块对称的半铜模，也就是说分铜模的数量为两块，结构较为简单，易于分割。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模进行若干改变，吸铸口2预留于熔炼凹腔1底部1-3mm之间任意值，包括端点值，比如2mm，大小适中。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式进行若干改变，熔炼凹腔1为半凹球坩埚状，熔炼凹腔1的直径与铜模本体4的外径相同，熔炼凹腔1的内腔较大，易于熔炼。

需要特别指出的是，本实用新型所提供的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模不应被限制于此种情形，型腔5、吸铸口2、熔炼凹腔1以及通气口7的轴线重合，对称分布，结构较为简单，吸铸出的非晶合金均匀致密、性能稳定、形状完整。

举例说明，真空吸铸法制备大块非晶合金的制备过程；

具体实例1：

根据制备样品形状、大小，计算所需母合金理论质量，然后将纯度为99.9％的Zr、纯度为99.8％的Cu、纯度为99.98％的Ni、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Y按Zr₅₄Cu₁₉Ni₁₀Al₁₅Y₂名义成分进行配料，置于真空电弧炉中；

对电弧炉抽真空，当达到低真空3Pa的真空度后再进行抽高真空，当高真空达到3×10-3Pa时充入氩气至一个大气压，在氩气的保护下先熔钛锭吸残余氧，再将合金重复熔炼3～5次成母合金；

打开炉腔取出钛锭和母合金进行表面打磨，打磨完之后放入炉腔中再进行抽真空和充氩气保护，然后启动电弧将熔炼凹腔1中母合金熔化成液体，打开吸铸阀的瞬间紧接着关闭电弧电源，利用炉腔和真空泵之间产生的压力差将合金液吸入铜模内的型腔5中；

冷却数分钟后，取出铜模，取出制备的片体形状Zr₅₄Cu₁₉Ni₁₀Al₁₅Y₂大块非晶合金试样；得到的非晶合金样品填充效果好、合金均匀致密，均未出现漏料现象。

具体实例2：

根据制备样品形状、大小，计算所需母合金理论质量，然后将纯度为99.9％的Zr、纯度为99.8％的Cu、纯度为99.5％的Al和纯度为99.9％的Y按Cu₄₆Zr₄₂Al₇Y₅名义成分进行配料，置于真空电弧炉中；

对电弧炉抽真空，当达到低真空3Pa的真空度后再进行抽高真空，当高真空达到3×10-3Pa时充入氩气至一个大气压，在氩气的保护下先熔钛锭吸残余氧，再将合金重复熔炼3～5次成母合金；

打开炉腔取出钛锭和母合金进行表面打磨，打磨完之后放入炉腔中再进行抽真空和充氩气保护，然后启动电弧将熔炼凹腔1中母合金熔化成液体，打开吸铸阀的瞬间紧接着关闭电弧电源，利用炉腔和真空泵之间产生的压力差将合金液吸入铜模内的型腔5中；

冷却数分钟后，取出铜模，取出制备的片体形状Cu₄₆Zr₄₂Al₇Y₅大块非晶合金试样；得到的非晶合金样品填充效果好、合金均匀致密，均未出现漏料现象。

具体实例3：

根据制备样品形状、大小，计算所需母合金理论质量，然后将纯度为99.9％的Zr、纯度为99.8％的Cu、纯度为99.5％的Al和纯度为99.98％的Ni按Zr_63.8Cu_7.6Al_11.4Ni_17.2名义成分进行配料，置于真空电弧炉中；

对电弧炉抽真空，当达到低真空3Pa的真空度后再进行抽高真空，当高真空达到3×10-3Pa时充入氩气至一个大气压，在氩气的保护下先熔钛锭吸残余氧，再将合金重复熔炼3～5次成母合金；

打开炉腔取出钛锭和母合金进行表面打磨，打磨完之后放入炉腔中再进行抽真空和充氩气保护，然后启动电弧将熔炼凹腔1中母合金熔化成液体，打开吸铸阀的瞬间紧接着关闭电弧电源，利用炉腔和真空泵之间产生的压力差将合金液吸入铜模内的型腔5中；

冷却数分钟后，取出铜模，取出制备的片体形状Zr_63.8Cu_7.6Al_11.4Ni1_7.2大块非晶合金试样；得到的非晶合金样品填充效果好、合金均匀致密，均未出现漏料现象。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，包括铜模本体(4)，所述铜模本体(4)包括若干块截面为扇形且可构成圆柱体的分铜模，所述分铜模的两端具有螺纹(3)，所述铜模本体(4)通过固定螺母(8)将所述分铜模固定为整体铜模，所述铜模本体(4)的纵向轴心处开设有型腔(5)，所述铜模本体(4)的上端开设有与所述型腔(5)连通的熔炼凹腔(1)，所述熔炼凹腔(1)和所述型腔(5)之间连通有吸铸口(2)，所述铜模本体(4)的下端开设有通气口(7)，所述通气口(7)与所述型腔(5)之间具有安装槽，所述安装槽内安装有从上至下依次减缩且上端面与所述型腔(5)下端面具有间隙(9)的挡料块(6)，所述挡料块(6)的外侧壁上具有连通所述型腔(5)和所述通气口(7)的通气道(62)。

2.根据权利要求1所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述挡料块(6)为圆台，所述挡料块(6)的上部外侧壁处和下部外侧壁处具有周向间断分布的台阶面(61)，所述台阶面(61)的外侧与所述安装槽的内壁接触。

3.根据权利要求2所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述挡料块(6)的上部台阶面(61)和所述挡料块(6)的下部台阶面(61)错开分布。

4.根据权利要求3所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述台阶面(61)的厚度为0.5-0.7mm，所述挡料块(6)上端面与所述型腔(5)下端面的间隙(9)大小为0.2-0.5mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述铜模本体(4)包括两块对称的半铜模。

6.根据权利要求5所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述吸铸口(2)预留于所述熔炼凹腔(1)底部1-3mm处。

7.根据权利要求6所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述熔炼凹腔(1)为半凹球坩埚状，所述熔炼凹腔(1)的直径与所述铜模本体(4)的外径相同。

8.根据权利要求7所述的真空吸铸法制备大块非晶合金的铜模，其特征在于，所述型腔(5)、所述吸铸口(2)、所述熔炼凹腔(1)以及所述通气口(7)的轴线重合。