MX2012011678A - Formacion electromagnetica de cristales metalicos usando una descarga capacitiva y campos magneticos. - Google Patents

Abstract

Un aparato y método para calentar uniformemente, suavizar teológicamente y formar termoplásticamente cristales metálicos rápidamente en una forma de red usando una herramienta de formación de descarga de condensador rápido (RCDF) en combinación con una fuerza electromagnética generada por la interacción de a corriente aplicada con un campo magnético transverso. El método RCDF usa la descarga de energía eléctrica almacenada en un condensador para calentar uniformemente y rápidamente una muestra o carga de aleación de cristal metálico a una 'temperatura de proceso" predeterminada entre la temperatura de transición de cristal del metal amorfo y el punto de fusión en equilibrio de la aleación en una escala de tiempo de varios milisegundos o menos, en cuyo punto de interacción entre el campo eléctrico y el campo magnético genera una fuerza capaz de formar la muestra calentada en un artículo de volumen de alta calidad amorfo vía cualquier número de técnicas incluyendo por ejemplo, moldeo por inyección, forjado dinámico, forjado por estampa y moldeo por soplado en una escala de tiempo de menos de un segundo.

Description

FORMACIÓN ELECTROMAGNÉTICA DE CRISTALES METÁLICOS USANDO UNA DESCARGA CAPACITIVA Y CAMPOS MAGNÉTICOS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona generalmente a un método novedoso de . formación de cristales metálicos, y más particularmente a un proceso para formar cristales metálicos usando calentamiento de descarga de condensador rápido y un campo magnético para aplicar una fuerza de formación electromagnética.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales amorfos son una nueva clase de material de ingeniería, que tienen una combinación única de alta resistencia, elasticidad, resistencia a la corrosión y procesabilidad del estado fundido. Los materiales amorfos difieren de las aleaciones cristalinas convencionales en que su estructura atómica carece de diseños ordenados de rango típicamente grande de la estructura atómica de aleaciones cristalinas convencionales. Los materiales amorfos se procesan y se forman generalmente mediante enfriar una aleación fundida de arriba de la temperatura de fusión de la fase cristalina [o la temperatura de fusión termodinámica] debajo de la "temperatura de transición del cristal" de la fase amorfa a velocidades de enfriamiento "suficientemente rápidas", de tal manera que la nucleacion y el crecimiento de los cristales de aleación se evita. Como tal, los métodos de procesamiento para las aleaciones amorfas siempre se han preocupado por la cuantificación de la "velocidad de enfriamiento suficientemente rápida", que también es referida como "velocidad de enfriamiento crítica", para asegurar la formación de la fase amorfa.

Las "velocidades de enfriamiento críticas" para los primeros materiales amorfos fueron extremadamente altas en el orden de 10°C/seg. Como tal, los procesos de fundición convencionales no fueron apropiados para dichas velocidades de enfriamiento alto y los procesos de fundición especiales tales como hilatura por fusión y fundición de flujo plano se desarrollaron. Debido a la cinética de cristalización de aquellas primeras aleaciones siendo sustancialmente rápidas, se requirió tiempo extremadamente corto [en el orden de 10-3 segundos o menos] para la extracción de calor de la aleación fundida para la derivación de la cristalización y además las primeras aleaciones amorfas también se limitaron en tamaño en al menos una dimensión. Por ejemplo, solamente hojas y cintas muy delgadas [orden de 25 micrones de espesor] se produjeron exitosamente usando estas técnicas convencionales. Porque los requerimientos de velocidad de enfriamiento crítica para estas aleaciones amorfas severamente limitaron el tamaño de las partes hechas de aleaciones amorfas, el uso de las primeras aleaciones amorfas como objetos y artículos de volumen se limitó.

Con el paso de los años se determinó que la "velocidad de enfriamiento crítica" depende fuertemente de la composición química de las aleaciones amorfas. Por consiguiente, una gran cantidad de investigación se enfoca en el desarrollo de nuevas composiciones de aleación con velocidades de enfriamiento críticas mucho menores. Los ejemplos de estas aleaciones se proporcionan en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,288,344; 5,368,659; 5,618,359; y 5,735,975, cada una de las cuales se incorpora en este documento como referencia. Estos sistemas de aleación amorfa, también llamados cristales metálicos de volumen o BMGs (por sus siglas en Inglés), se caracterizan por velocidades de enfriamiento críticas tan bajas como pocos "C/segundo, lo que permite el procesamiento y formación de objetos de fase amorfa de volumen más grande que fueron previamente alcanzables.

Con la disponibilidad de los BMGs de "velocidad de enfriamiento crítica", ha llegado a ser posible aplicar procesos de fundición convencionales para formar artículos de volumen que tienen una fase amorfa. En los últimos años, un número de empresas, incluyendo LiquidMetal Technologies, Inc. han realizado un esfuerzo para desarrollar tecnologías de fabricación comercial para la producción de partes metálicas en forma de red fabricadas de BMGs. Por ejemplo, los métodos de fabricación tales como fundición por inyección y fundición a presión de molde metálico permanente en moldes calentados siendo actualmente usados para fabricar equipo comercial y componentes tales como carcasas electrónicas para dispositivos electrónicos para consumidor estándar (por ejemplo, teléfonos celulares y dispositivos inhalámbricos portátiles), bisagras, sujetadores, instrumentos médicos y otros productos con algo valor agregado. Sin embargo, incluso aunque las aleaciones amorfas de solidificación en volumen proporcionan algún remedio a las deficiencias fundamentales de la fundición por solidificación y particularmente a los procesos de fundición por moldeo permanente y fundición a presión, como se divulgó anteriormente, aún existen problemas que necesitan atenderse. Primero y lo más importante, existe una necesidad de fabricar estos objetos en volumen de un rango más amplio de las composiciones de aleación. Por ejemplo, los BMGs actualmente disponibles con dimensiones de fundición crítica grandes capaces de fabricar objetos amorfos en volumen grande se limitan a pocos grupos de composiciones de aleación basadas en una selección muy estrecha de metales, incluyendo las aleaciones basadas en Zr con adiciones de Ti, Ni, Cu, Al y Be y aleaciones basadas en Pd con adiciones de Ni, Cu, y P, que son necesariamente optimizadas de una ingeniería o perspectiva de costo.

¦ Además, la tecnología de procesamiento actual requiere una gran cantidad de maquinaria cara para asegurar que se creen las condiciones de procesamiento adecuadas. Por ejemplo, la mayoría de los procesos de formación requieren un ambiente de gas inerte controlado o alto vacío, fundición por inducción del material en un crisol, vertido del material a una manga de tiro e inyección neumática a través de una manga de tiro en pasarela y cavidades de un ensamble de molde bastante elaborado. Estas máquinas de fundición a presión modificadas pueden costar varios cientos de miles de dólares por máquina. Además, porque el calentamiento de un BMG hasta la fecha se ha llevado a cabo vía estos procesos lentos térmicos tradicionales, el arte previo del procesamiento y formación de las aleaciones amorfas de solidificación en volumen siempre ha sido enfocado en el enfriamiento de la aleación fundida arriba de la temperatura de fusión termodinámica a por debajo de la temperatura de transición del cristal. Este enfriamiento se ha realizado usando una operación de enfriamiento monótono de un solo paso o un proceso de etapas múltiples. Por ejemplo, los moldes metálicos (hechos de cobre, acero, tungsteno, molibdeno, compuestos de los mismos u otros materiales de alta conductividad a temperatura ambiente se usan para facilitar y acelerar la extracción del calor de la aleación fundida. Porque la "dimensión de fundición critica" se correlaciona con la velocidad de enfriamiento' critica, estos procesos convencionales no son apropiados para formar objetos y artículos por volumen mayores de un rango más amplio de aleaciones amorfas de solidificación en volumen. Además, es comúnmente necesario inyectar la aleación fundida en los troqueles a alta velocidad y bajo alta presión para asegurar que suficiente material de aleación se introduce en el troquel antes de la solidificación de la aleación, particularmente en la fabricación de partes de alta precisión y complejas. Porque el metal se alimenta dentro del troquel bajo alta presión y a altas velocidades, tal como en una operación de fundición a presión de alta presión, el flujo del metal fundido llega a ser propenso a inestabilidad Reyleigh-Taylor. Este flujo de inestabilidad se caracteriza por un alto número Weber y se asocia con el rompimiento del frente del flujo causando la formación de celdas y costuras sobresalientes, que parecen como micro-defectos estructuras y cosméticos en las partes fundidas. También, existe una tendencia para formar una cavidad de reducción o porosa a lo largo de la línea central del molde de fundición a presión cuando el líquido no vitrificado se atrapa dentro de una cubierta sólida de metal vitrificado.

Los intentos para remedir los problemas asociados con el enfriamiento rápido del material de arriba del punto de fusión de equilibro a por debajo de la transición del cristal fueron enfocados costosamente a usar la estabilidad cinética y las características de flujo viscoso del líquido super enfriado. Se han propuesto métodos que involucran el calentamiento de materia prima vitrea arriba de la transición del cristal en donde el cristal se relaja a un líquido super enfriado viscoso, aplicando presión para formar el líquido super enfriado y subsecuentemente enfriarlo por debajo de la transición del cristal antes de la cristalización. Estos métodos atractivos son esencialmente muy similares a aquellos usados para procesar plásticos. En contraste a los plásticos, sin embargo, que permanecen estables en contra de la cristalización arriba de la transición de suavizado por periodos extremadamente largos de tiempo, los líquidos super enfriados metálicos cristalizan más rápidamente una vez que se relajan en la transición del cristal. Consecuentemente, el rango de temperatura en el cual los cristales metálicos son estables en contra de la cristalización cuando se calientan en velocidades de calentamiento convencionales (20°C/min) es mas pequeño (50-100°C arriba de la transición de cristal) y la viscosidad del liquido dentro del rango es más alta de (109 -10' Pa s). Debido a estas altas viscosidades, las presiones requeridas para formar estos líquidos dentro de formas deseables son enormes y para muchas de las aleaciones de cristal metálico podrían exceder las presiones alcanzables por la mecanización de alta resistencia convencional (<1 GPa). Las aleaciones de cristal metálicas que se han desarrollado recientemente, son estables en contra de la cristalización cuando se calientan en velocidades de calentamiento convencional arriba de temperaturas considerablemente altas (165X arriba de la transición del cristal). Los ejemplos de estas aleaciones se proporcionan en la Solicitud de Patente Estadounidense 20080135138 y los artículos de G. Duan et al. (Materiales Avanzados, 19 (2007) 4272) y A. Wiest (Act Materialia, 56 (2008) 2525-2630), cada uno de los cueles se incorpora en este documento como referencia. Debido a su alta estabilidad en contra de la cristalización, las viscosidades del proceso tan bajas como 105 Pa-s llegan a ser accesibles, lo que sugiere que estas aleaciones son apropiadas para el procesamiento en el estado líquido super enfriado que los cristales metálicos tradicionales. Estas viscosidades sin embargo aún son sustancialmente más altas que las viscosidades de procesamiento de los plásticos, lo cual típicamente oscila entre 10 y 1000 Pa-s. Para obtener dichas viscosidades bajas, la aleación de cristal metálico debe exhibir una estabilidad incluso mayor en . contra de la cristalización cuando se calienta por calentamiento convencional o se calienta en una proporción de calentamiento no convencionalmente alta lo que extendería el rango de temperatura de estabilidad y disminuiría la viscosidad del proceso a valores típicos de aquellos usados en el procesamiento de termoplástícos.

Pocos intentos se han hecho para crear un método para instantáneamente calendar un BMG arriba de una temperatura suficiente para formación, por lo tanto evitando muchos de los problemas anteriormente divulgados y simultáneamente expandiendo los tipos de materiales amorfos que pueden formarse. Por ejemplo, las Patentes Estadounidenses Nos. 4, 1 1 5,682 y 5,005,456 y los artículos de A.R. Yavari (Procedimientos del Simposio de la Sociedad de Búsqueda de Materiales, 644 (2001 ) L12-20-1 , Materiales, Ciencia & Ingeniería A, 375-377 (2004) 227-234; y Boletines de Física Aplicada, 81 (9) (2002) 1606-1608), las divulgaciones de las cuales se incorporan en este documento como referencia, todos toman la ventaja de las propiedades conductivas únicas de los materiales amorfos para calentar instantáneamente los materiales a una temperatura de formación usando calentamiento en Joules. Sin embargo, estás técnicas se han centrado hasta ahora en el calentamiento localizado de las muestras BMG para permitir solamente la formación localizada, tal como la unión (es decir, soldadura por puntos) de -dichas piezas o la formación de las características de la superficie. Ninguno de estos métodos del arte previo enseña como calentar uniformemente el volumen del espécimen BGM completo para ser capaz de realizar la formación global. En su lugar, todos aquellos métodos del arte previo anticipan los gradientes de temperatura durante el calentamiento, y discuten como estos gradientes podrían afectar la formación local. Por ejemplo, Yavari et al (Procedimientos del Simposio de Sociedad de Búsqueda de Materiales, 644 (2001 ) L12-20-1 ) escribió: Las superficies externas del espécimen BMG siendo conformadas, ya sea que están en contacto con los electrodos o con el gas ambiental (inerte) en la cámara de formación, será ligeramente más frío que el interior como el calor generado por la corriente se disipa fuera de la muestra mediante conducción, convección o radiación. Por otro lado, las superficies externas de las muestras calentadas por conducción, convección o radiación son ligeramente más calientes que el interior. Esto se una ventaja importante para el presente método como la cristalización y u oxidación de los cristales metálicos comúnmente siendo primero en las superficies externas y las caras internas y si están ligeramente debajo de la temperatura del volumen, dicha formación del cristal de la superficie no deseada puede ser más fácilmente evitada.

Otra desventaja de la estabilidad limitada de BMGs en contra de la cristalización arriba de la transición del cristal es la inhabilidad para medir las propiedades de transporte y termodinámicas, tales como la capacidad de calor y viscosidad, en el rango completo de temperaturas del líquido super enfriado metaestable. Los instrumentos de medición típicos tales como Calorímetros de Análisis Diferencial, Analizadores Termo-Mecánicos y Viscómetros Coquette confían en la instrumentación de calentamiento convencional, tal como calentadores eléctricos y de inducción y además son capaces de lograr las proporciones de calentamiento de la muestra que se consideran convencionales (típicamente <100°C/min). Como se divulgó anteriormente, los líquidos superenfriados metálicos pueden se estables en contra de la cristalización en un rango de temperatura limitado cuando se calientan en una proporción de calentamiento convencional y además las propiedades de transporte y termodinámicas medibles se limitan para estar dentro del rango de temperatura accesible. Consecuentemente, a pesar de que el polímero y los líquidos orgánicos que son muy estables en contra de la cristalización y sus propiedades de transporte y termodinámicas son medibles en todo el rango completo de meta estabilidad, las propiedades de los líquidos super enfriados metálicos son solamente medibles a rangos estrechos de temperatura justo arriba de la transición del cristal y justo debajo del punto de fusión.

Recientemente, un método se ha desarrollado el cual supera muchas de las limitaciones de estos métodos convencionales mediante calentar uniformemente, suavizar reológicamente y formar termoplásticamente los cristales metálicos rápidamente dentro de una forma de red usando una herramienta de formación de descarga de condensador rápido (RCDF, por sus siglas en Inglés). (Ver por ejemplo, la Publicación de Patente Estadounidense No. US-2009-0236017-A1 , la divulgación de la cual se incorpora en este documento como referencia). El método RCDF usa la descarga de energía eléctrica almacenada en un condensador para calentar rápidamente y uniformemente una muestra o carga de aleación de cristal metálico a una "temperatura de proceso" predeterminada entre la temperatura de transición de cristal del material amorfo y el punto de fusión en equilibrio de la aleación en una escala de tiempo de varios milisegundos o menos. Sin embargo, en este método la aplicación de la fuerza para formar la muestra calentada en artículos de volumen amorfos de alta calidad se hace a través de técnicas convencionales, que no son óptimas.

Por consiguiente, existe una necesidad para encontrar un enfoque novedoso para conformar el espécimen BMG que explota el campo eléctrico generado en el método de calentamiento RCDF instantáneo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se describe un método de formación de cristal metálico, hojas, tubos o barras que usan una fuerza de formación electromagnética para conformar una carga de cristal metálico en la forma de una hoja, tubo o barra de sección transversal esencialmente uniforme.

En una modalidad, la invención se dirige a un método para calentar rápidamente y conformar un material amorfo usando una descarga de condensador rápido y fuerza electromagnética e incluye: • proporcionar al menos una muestra de metal amorfo teniendo una sección transversal sustancialmente uniforme; • descargar una cuántica de energía eléctrica uniformemente a través de cada una de las muestras junto con el eje del campo eléctrico para calentar uniformemente la totalidad de la muestra a una temperatura de procesamiento de manera que la viscosidad del material amorfo cae entre aproximadamente 1 Pa-s a aproximadamente 105 Pa-s; • aplicar un campo magnético estático transversal al eje del campo eléctrico para generar una fuerza deformacional electromagnética para conformar la muestra calentada en un artículo amorfo y • enfriar el artículo a una temperatura debajo de la temperatura de transición del cristal del material amorfo.

En otra modalidad, la invención se dirige a un aparato para la formación magnética para el calentamiento rápido y formación de un metal amorfo incluyendo: • una muestra de un metal amorfo teniendo una sección transversal sustancialmente uniforme; • una fuente de energía eléctrica, • al menos dos electrodos interconectándose unidos a la muestra de manera que las conexiones sustancialmente uniformes se forman entre dichos electrodos y dicha muestra, en donde la fuente de energía eléctrica es capaz de producir una cuántica de energía eléctrica a lo largo de un eje de campo eléctrico suficiente para calentar uniformemente la totalidad de dicha muestra a una temperatura de procesamiento de manera que la viscosidad del material amorfo cae entre aproximadamente 1 Pa-s a aproximadamente 105 Pa-s; • una fuente de campo magnético estático colocado de manera que un campo magnético estático se produce transversal al eje de campo eléctrico y • en donde el campo magnético estático en asociación con la cuántica de energía eléctrica es capaz de generar una fuerza deformacional electromagnética suficiente para formar o conformar dicha muestra calentada a un artículo.

En aún otra modalidad, la cuántica de la energía eléctrica se descarga a través de los electrodos para generar un campo eléctrico a lo largo de la longitud de la muestra.

En aún otra modalidad, la cuántica de la energía eléctrica es al menos aproximadamente 100 J y una constante de tiempo de descarga entre aproximadamente 10 ps y 10 ms.

En aún otra modalidad, el calentamiento y la formación de la muestra se completan en un tiempo de entre aproximadamente 100 ps y 1 s.

En aún otra modalidad, la intensidad de la cuántica de la energía eléctrica se varía durante al menos una de las etapas de calentamiento y formación. En dicha modalidad, la variación incluye generar un pre-pulso rápido en la muestra antes de descargar más energía en una velocidad más lenta, la energía de dicho pre-pulso siendo suficiente para elevar uniformemente la temperatura de la muestra arriba de la transición del cristal del material amorfo, mientras la energía descargada en una velocidad menor es suficiente para interactuar con el campo magnético para generar una fuerza electromagnética para formar suficientemente la muestra calentada.

En aún otra modalidad, la muestra tiene una forma seleccionada del grupo que consiste de barras, hojas, cilindros y cubos.

En aún otra modalidad, el campo magnético se coloca en relación al eje de campo eléctrico de manera que la fuerza deformacional electromagnética se forma, normal al eje del campo eléctrico.

En aún otra modalidad, la fuente de energía eléctrica es un condensador.

En aún otra modalidad, el campo magnético se forma por al menos una fuente magnética seleccionada del grupo que consiste de imanes permanentes y electroimanes, como por ejemplo, bobinas Helmholtz o una bobina Helmholtz combinada con un centro magnético suave de alta permeabilidad. En una dicha modalidad, los imanes permanentes se seleccionan del grupo que consiste de imanes de hierro-neodímio-boro y los imanes de samario-cobalto.

En aún otra modalidad, el campo magnético se forma de la influencia combinada de una pluralidad de fuentes magnéticas. En dicha modalidad, la pluralidad de fuentes magnéticas se coloca en diferentes ángulos relativos al eje de campo eléctrico. En otra dicha modalidad, una herramienta de formación se coloca en proximidad a dicha muestra, la herramienta de formación teniendo una cavidad de molde de tres dimensiones.

En aún otra modalidad, el aparato y método incluyen una herramienta de formación en proximidad a la muestra de manera que la fuerza deformacional impulsa al material amorfo en contacto con una herramienta de formación seleccionada del grupo que consiste de moldes, troqueles, troqueles de extrusión, moldes de inyección, estampas y rodillos. En dicha modalidad, la herramienta de formación se calienta a una temperatura preferiblemente alrededor de la temperatura de transición del cristal del material amorgo. En otra dicha modalidad, la herramienta de formación es al menos parcialmente formada de un material magnético.

En aún otra modalidad, la herramienta de formación es un. par de rodillos paralelos, y en donde el campo magnético se aplica normal a la muestra y es paralelo a un plano definido por los ejes de los rodillos de manera que dicha muestra se impulsa entre dichos rodillos para formar un artículo de hoja amorfa.

En aún otra modalidad, el aparato incluye confinar la muestra a lo largo de al menos dos ejes dentro de un canal formado por un miembro de contención no conductor y descargar la cuántica de energía a través del ancho de la muestra de manera que una fuerza de deformación se aplica a lo largo de la longitud de la muestra para crear un gradiente de presión en la muestra, de manera que la muestra calentada se impulsa a lo largo del canal y se inyecta én una herramienta de formación. En dicha modalidad, la herramienta de formación es uno de un troquel o un molde.

En aún otra modalidad, la muestra contacta las superficies entre los electrodos y la muestra es plana y paralela.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La descripción será más ampliamente entendida con referencia a las figuras siguientes, que se presentan como modalidades ejemplarizadoras de la invención y no deben construirse como una recitación completa del alcance de la invención, en donde: La Figura 1 proporciona un diagrama esquemático del diseño y geometría de una modalidad del método de formación electromagnética de la presente invención.

Las Figuras 2A a 2D proporcionan una demostración del moldeo electromagnético de acuerdo con la presente invención, donde (A) proporciona una imagen del establecimiento inicial antes de la descarga mostrando una cinta de 1 pulgada de ancho (2.54 cm), electrodos de cobre y un imán permanente, (B) proporciona una imagen del aparato después de la descarga, (C) proporciona una imagen de una hoja formada en un molde acor de acuerdo con una modalidad ejemplarizadora de la presente invención y (D) proporciona una serie de aún imágenes mostrando el proceso de moldeo electromagnético de acuerdo con la presente invención.

La Figura 3 proporciona un esquema de un aparato para el laminado magnéticamente conducido de una placa de cristal metálica calentada para formar una hoja de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 4 proporciona un esquema de una fuerza electromagnética generada por un campo magnético permanente para llevar a cabo el moldeo por inyección de una carga confinada dentro de una herramienta de moldeo de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 5 proporciona un esquema de la geometría de un aparato apropiado para la descarga de las fuerzas electromagnéticas de calentamiento para unir las hojas adyacentes de acuerdo con una modalidad de la invención y La Figura 6 proporciona un esquema de datos esquemáticos de un perfil de corriente ajustada que comprende dos pulsos sucesivos de diferente intensidad y duración de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un método para calentar uniformemente, suavizar reológicamente y formar termoplásticamente cristales metálicos rápidamente (típicamente con tiempos de procesamiento de menos de 1 segundo) en un artículo en forma de red usando una fuerza de formación electromagnética junto con el calentamiento Joule.

Formación de Descarga del Condensador Rápido (RCDF) El método de la presente invención usa la descarga de energía eléctrica (típicamente 100 J a 100- KJ) almacenada en un condensador para calentar uniformemente y rápidamente una muestra o carga de aleación de cristal metálico a una "temperatura de proceso" predeterminada cerca de la mida entre la temperatura de transición del material amorgo y el punto de fusión en equilibrio de la aleación en una escala de tiempo de varios milisegundos o menos en combinación con una fuerza de formación magnética y se refiere en este documento como formación de descarga del condensador rápido magnéticamente habilitado (MERCDF). Un proceso RCDF convencional se describe en mayor detalle en la Publicación de Patente Estadounidenses No. US-2009-0236017-A1 , la divulgación de la cual se incorpora en este documento como referencia.

El proceso RCDF convencional procede de la observación que el cristal metálico por su virtud de ser un líquido congelado, tiene una resistividad eléctrica relativamente alta, que puede resultar en calentamiento uniforme de alta disipación y eficiente del material en tal velocidad de manera que la muestra se calienta uniformemente en un tiempo muy corto con la aplicación de una descarga eléctrica. Mediante calentar rápida y uniformemente un BMG, el método RCDF extiende la estabilidad del líquido super enfriado en contra de la cristalización a temperaturas sustancialmente más altas que la temperatura de transición del cristal, por lo tanto proporcionando el volumen de muestra completo a un estado asociado con una viscosidad de procesamiento que es óptima para la formación. El proceso RCDF también proporciona acceso al rango completo de viscosidades ofrecidas por el líquido super enfriado meta estable, como este rango ya no está limitado por la formación de la fase cristalina estable.

En resumen, el proceso RCDF permite la mejora de la calidad de las partes formadas, un incremento en la producción de las partes usables, una reducción en los costos de procesamiento y material, una amplitud del rango de materiales BMG usables, eficiencia de energía mejorada y disminución del costo de capital de las máquinas de producción. Además, debido al calentamiento uniforme e instantáneo que puede obtenerse en el método RCDF, las propiedades termodinámicas y de transporte en todo el rango total de la metaestabilidad del líquido llegan a ser accesibles para medición.

Formación del Campo Magnético La formación del campo magnético de la presente invención es para contrastarse con la formación electromagnética convencional [formación EM o magnetoformación). La formación EM convencional es un tipo de proceso de formación frío a alta velocidad para metales eléctricamente conductivos, la mayoría comúnmente cobre y aluminio. En este proceso, la pieza de trabajo se redimensíona por campos magnéticos pulsados de alta intensidad que inducen una corriente en la pieza de trabajo y un campo magnético repulsivo correspondiente, rápidamente repeliendo porciones de la pieza de trabajo. Durante la operación, un campo magnético rápidamente cambiando induce una circulación de la corriente eléctrica dentro de un conductor cercano a través de la inducción electromagnética. La corriente inducida crea un campo magnético correspondiente alrededor del conductor. Debido a la ley de Lenz, los campos magnéticos creados dentro del conductor y trabajando la bobina fuertemente se repelen uno al otro. La corriente de bobina de alto trabajo (típicamente cientos o miles de amperes) crea una fuerza magnética ultra fuerte que supera la resistencia de campo a temperatura ambiente de la pieza de trabajo metálica causando deformación permanente. Sin embargo, este proceso requiere que el metal sea conformado en un estado frío.

Como se divulgó, la presente invención proporciona un método para formar cristal metálico, hojas, tubos o barras que usan una carga de cristal metálico en la forma de una hoja, tubo o barra de sección transversal esencialmente uniforma. Durante el proceso, un pulso de corriente grande generado por la descarga de un banco condensador a través de la longitud de la muestra se usa para rápidamente y uniformemente calentar la muestra a una temperatura blanco en la región líquida super enfriada. Después del calentamiento, la muestra calentada se sometió a una fuerza electromagnética generada por la interacción de la corriente aplicada con el campo magnético orientado normalmente a la dirección del flujo de corriente.

La Figura 1 posterior muestra una ilustración esquemática de una geometría ejemplarizadora usada en la implementación de la invención. En la geometría ejemplarizadora usada para ilustración, la muestra (10), que se coloca en una posición adyacente a un elemento de formación (12), tal como un molde, puerto de moldeo, rodillo de hoja, etc. se calienta por la aplicación de una corriente eléctrica aplicada (I) a través de la muestra. La muestra calentada posteriormente se somete a una fuerza electromagnética (F) formada por la corriente aplicada (I) del campo magnético transversal (B) y el calentamiento inductivo, que en este ejemplo es normal a la corriente. La muestra se moldea por la fuerza electromagnética resultante, porque la muestra calentada es un liquido viscoso, que se deforma bajo la influencia de la fuerza electromagnética para replicar la forma definida por el elemento de formación (en el ejemplo en la Figura 1 , un molde).

Se observa que la mayoría de los cristales metálicos no son magnéticos, especialmente arriba de su transición de cristal y por lo tanto no es obvio que un proceso de formación electromagnética los operaría. Sin embargo, la formación electromagnética trabaja en estos sistemas amorfos porque el cristal metálico está simultáneamente calentado mediante generar un campo eléctrico a través de él mientras está presente en un campo magnético transversal.

Posteriormente está una lista de los elementos básicos que permiten el uso combinado de las descargas capacitivas y los campos magnéticos que llevan a cabo el procesamiento y la formación en forma de red de los materiales de cristal metálico. Para un experto en la técnica, será aparente que numerosas variaciones son posibles dentro de la invención básica, sin embargo, para propósitos de divulgación, la invención puede definirse y caracterizarse por los siguientes elementos básicos.

La Muestra Una carga de cristal metálico teniendo una sección transversal esencialmente uniforme.

Aunque una sección transversal se requiere, debe entenderse que cualquier forma con sección transversal uniforme puede usarse, tal como por ejemplo, barras, hojas, cilindros, cubos, etc. Así mismo, cualquier cristal metálico teniendo una fase amorfa accesible puede usarse, tal como por ejemplo, los cristales metálicos divulgados en las Patentes Estadounidenses Nos. 5,288,344; 5,368,659; 5,6 8,359; y 5,735,975, la divulgación de cada una de las cuales se incorpora en este documento como referencia.

El Circuito Eléctrico Un condensador eléctrico que se usa para almacenar y descargar la energía eléctrica por la disipación Ohmica uniforme con una corriente eléctrica a lo largo de la longitud de la muestra por lo tanto calentando uniformemente la muestra a una temperatura de procesamiento de líquidos arriba de la temperatura de transición del cristal del cristal metálico de acuerdo con la Publicación de Patente Estadounidense No. US-2009-0236017-A1 , la divulgación de la cual se incorpora en este documento como referencia.

La Temperatura de Procesamiento Una temperatura de procesamiento seleccionada para estar en un rango por lo cual la viscosidad del cristal formando el liquido cae entre aproximadamente 1 Pass-s a aproximadamente 105 Pas-s. Se entenderá que los métodos para determinar la temperatura necesaria para proporcionar cualquier cristal metálico dentro de este rango de viscosidad son bien conocidos por los expertos en la técnica.

La Naturaleza del Campo Magnético Un campo magnético estático aplicado en la región circundante a la muestra que reacciona con la corriente dependiente de espacio y tiempo fluyendo en la muestra para producir fuerzas electromagnéticas que actúan en la muestra para formar y conformar la muestra líquida en una forma deseada. La formación y conformación pueden llevarse a cabo con o sin el uso de una herramienta de conformación auxiliar, tal como por ejemplo, un molde, troquel, rodillo de hoja, extrusor, etc. (Varias muestras de diferentes herramientas de formación incorporadas con el proceso de formación del campo magnético de la presente invención se muestran en los Ejemplos 1 a 6, posteriores).

La Geometría del Campo Magnético Aunque el campo magnético es estático, puede variar generalmente en espacio de tal manera como el control de la distribución de las fuerzas de formación electromagnética sobre la muestra producen formación óptima de una forma de red. En particular, aunque en el ejemplo básico proporcionado en la Figura 1 anterior, la geometría del campo magnético en relación a la corriente aplicada se selecciona de manera que la fuerza electromagnética aplicada a la muestra se dirige normal a la muestra y en contra de una herramienta de troquel o en una herramienta de molde, debe entenderse que la fuerza aplicada a la muestra es proporcional al ángulo de la corriente y el campo magnético de acuerdo con la ecuación de fuerza de Lorentz ((F= /xB'sinO). La fuerza empuja en contra de la muestra normal a la muestra. Por consiguiente, el campo magnético y la corriente eléctrica pueden posicionarse en relación uno con el otro en cualquier geometría adecuada para aplicar la fuerza de formación necesaria a la muestra. Por ejemplo, el campo puede producirse por un imán simple o múltiples imanes permanentes colocados en una configuración para producir una distribución deseada de fuerzas sobre la muestra. El campo magnético estático también puede crearse todo en parte por electroimanes. Los electroimanes pueden usarse con respecto a uno o más imanes permanentes. Los imanes permanentes pueden ser del tipo "Hierro-Neodimio-Boro", tipo "Samario-Cobalto" o y otro tipo común de imán permanente. Alternativamente, el molde por si mismo podría también fabricarse de un material magnético.

Templado Siguiendo la formación la parte final se podría enfriar debajo de la temperatura de transición del cristal del cristal magnético en un tiempo suficientemente corto para evitar la cristalización sustancial de la parte. El componente final producido por lo tanto permanece en un estado sustancialmente cristalino. Para propósitos de definición, la parte final debe comprender al menos 50% de cristal metálico y menos de 50% de cualquier material cristalizado. El enfriamiento puede ser llevado a cabo por cualquier medio razonable, incluyendo por ejemplo, conducción térmica para la herramienta de molde, o mediante conducción , convección o radiación para el ambiente del entorno circundando el componente en forma de red final.

Aunque una modalidad básica del método MERDF de la presente invención se describió anteriormente, como son los elementos básicos requeridos para usar un campo magnético para crear fuerzas de "formación" electromagnéticas en una pieza de trabajo de cristal metálico de portación de corriente, debe entenderse que el método puede extenderse a varias otras geometrías y los otros métodos de formación. Por ejemplo, múltiples imanes permanentes con resistencia de campo alta tal como los imanes permanentes Hierro Neodimio Boro pueden usarse para producir campos permanentes espacialmente no uniformes que interactúan con la corriente muestra para producir una distribución deseada de fuerzas de formación en la pieza de trabajo. Esta distribución de fuerza actuando en la pieza de trabajo puede ajustarse a la media para optimizar la capacidad de formación de red de la invención. Además, dado que la escala de fuerzas magnéticas con corriente mientras la disipación del calor en la -carga escala cuadráticamente con la corriente, uno también puede usar descargas de múltiples condensadores para calentar y formar la muestra de control separadamente. Estas y otras variaciones, se describirán más completamente en las modalidades ejemplarizadoras presentes posteriormente.

MODALIDADES EJEMPLARIZADORAS Como ejemplos de la invención que abarcan los elementos básicos anteriores, los siguientes casos ejemplarizadores de la formación de forma de red de varias formas iniciales a partes útiles finales se proporcionan. Los ejemplos dados en este documento se intenta que ilustren varias variantes útiles de la invención básica. Todas estas variantes se basan en los elementos básicos de la invención como se señala en el inicio de esta sección. Estas variantes deben todas considerarse como modalidades alternas de la invención como se divulga en el presente documento. La invención tiene muchas otras posibles variantes que pueden implementarse por algún experto en la técnica usando geometrías modificadas como se requiera para producir un arreglo apropiado de fuerzas electromagnéticas en una pieza de trabajo calentada con descarga capacitiva.

Ejemplo 1 : Moldeo Como una demostración del método en un caso de moldeo simple, una hoja delgada de cristal metálico ( etglas MBF 50 - aleación de soldadura basada en Ni) producida por fundición de flujo plano se usa. La hoja está en la forma de una cinta de un ancho de 1 -2" (2.54-5.08 cm), de espesor de 30-40 pm. Dichas cintas están comercialmente disponibles en longitudes largas del Metglas División de Metales Hitachi. Una banda de condensador 0.262 Farad controlada por un rectificador de silicón se usó. Una herramienta de troquel de demostración simple se fabrico de una cerámica maquinable Macor. Para demostración, un troquel Macor de simetría circular con ranuras concéntricas maquinada en la superficie se seleccionó como se muestra en las Figuras 2A a D.

Un campo magnético razonablemente homogéneo de 1 Kg se aplicó en la región circundante del moldeo y se proporcionó por un imán permanente como se observa en las Figuras 2A y 2B. El condensador se cargó a voltajes en el rango de 20-40 volts y se descargó a través de correas de plomo y una tira de sujeción de cobre en la cinta. La Figura 2A muestra la cinta original en el campo magnético antes de la descarga. La Figura 2B muestra la cinta como calentada en el campo magnético por la descarga capacitiva a una temperatura de proceso de -7000 C. La Figura 2C muestra la cinta formada después de un tiempo transcurrido total de varios segundos.

Una película de video de alta velocidad tomada en 1000 cuadros/s muestra que la muestra se calienta a la temperatura de proceso en varios milisegundos, formada por deformación dinámica en el molde dentro de aproximadamente 10 milisegundos siguiendo el calentamiento y enfriamiento a temperatura ambiente después de 1 -2 segundos de tiempo total transcurrido. El resultado que se muestra en una serie de fotos en la Figura 2D demuestra una "prueba de concepto" de uso de una fuerza electromagnética generada por la interacción de la corriente de muestra con un campo magnético permanente para forjar "comprensivamente" una hoja dentro de una parte conformada.

Ejemplo 2: Formación de Hoja La Figura 3 muestra una configuración ejemplarizadora de un método de formación de hojas de una placa usando rodillos gemelos. Como se muestra, en esta modalidad una fuerza electromagnética (F) se ejerce en una barra cuadrada o rectangular (14) de cristal metálico localizado arriba de la ranura entre dos rodillos giratorios (16). La descarga eléctrica (I) se transfiere a la muestra mediante electrodos (no mostrados), que contactan los extremos de la barra (14). La corriente se induce a lo largo de la longitud de la barra. Un campo magnético estático (B) se aplicó normal a la barra (14) y paralelo al plano definido por los dos ejes (18) de los rodillos gemelos (16). La fuerza electromagnética conduce la barra calentada en la ranura entre los rodillos para producir una hoja enrollada. La barra puede contenerse en un canal vertical (no mostrado) hecho de material eléctricamente no conductor para confinar y guiar eficientemente el material a través de los rodillos.

Ejemplo 3. Moldeo & Instrucción de Invección de un Componente en Forma de Red En otra modalidad, el método básico puede usarse para el moldeo por inyección de una barra cuadrada dentro de una cavidad de molde de forma de red. Como se muestra en la Figura 4, en esta modalidad, una fuerza electromagnética (F) puede usarse para crear un gradiente de presión a lo largo de la longitud de una muestra de cristal metálico (20) durante el calentamiento de descarga de la barra por una corriente (I) a través de su ancho proporcionado por dos electrodos en forma de barra (22). Para prevenir las fugas, la carga se confina por paredes de contención no conductoras (24). Una herramienta de moldeo con sincronismo apropiado y la cavidad de moldeo puede proporcionarse (no mostrada) que podría posteriormente llenarse por el liquido inyectado como se calienta a una temperatura de proceso apropiada (como se describió anteriormente).

Alternativamente, la misma configuración puede usarse para un método de extrusión de un componente en forma de red de sección transversal uniforme usando un troquel de extrusión. En esta modalidad, el aparato se usa para forzar una carga calentada de cristal metálico a través de un troquel de extrusión . En este caso, el troquel se localizaría en la ubicación del molde en la Figura 4.

Ejemplo 4: Formación de Imanes Múltiples En otra modalidad, los ¡manes múltiples pueden usarse para formar una hoja en la forma de un "estuche" en forma de caja en la forma de un sólido rectangular teniendo ancho y longitud más grandes que la profundidad . Como se describió anteriormente, se entenderá que una configuración apropiada de ¡manes permanentes múltiples puede usarse para generar una distribución de fuerzas en una pieza de trabajo, que puede ajustarse a la forma de la pieza dentro de la cavidad del molde de forma tridimensional tal como una forma en forma de caja, , en forma de anillo, en forma esférica y otra forma deseada.

Ejemplo 5: Unión y Adhesión de Componentes Dos componentes (hojas barras, placas) pueden calentarse por una descarga capacitiva, simultáneamente usando el método de la presente invención . Si la dirección del flujo de corriente en los dos componentes es inversa, entonces la fuerza electromagnética puede usarse para conducir los dos componentes en contacto. Un ejemplo de esta geometría se ilustra en la Figura 5. Como se muestra, cuando las dos tiras (26) se calientan por descargas capacitivas (I ) que tienen flujo de corriente opuesta a una temperatura de proceso apropiada, una fuerza electromagnética (F) se ejerce uniformemente sobre las dos superficies, las dos piezas pueden conducirse juntas y adherirse o unirse.

Después de la unión, las piezas pueden templarse debajo de la temperatura de transición de cristal usando cualquier método apropiado, tal como vía de conducción o convección a un fluido apropiado o vía radiación a los circundantes. Por ejemplo, en una modalidad, las superficies externas de las piezas podrían exponerse a un flujo o depósito de un gas o l íquido, tal como por ejemplo, gas de helio o un baño de aceite apropiado.

Ejemplo 7: Formación del Perfil de la Corriente Porque el calentamiento y la formación se acoplan esencialmente en el presente método, el perfil de la corriente puede ajustarse de manera que las etapas de calentamiento y formación se desacoplan efectivamente. En una modalidad, por ejemplo, es preferible primero aplicar un primer pulso de corriente de duración corta de alta intensidad, seguido por un segundo pulso de larga duración de baja intensidad. Como la proporción de calentamiento se relaciona'cuadráticamente a la corriente (~l), la vasta mayoría del calentamiento se llevaría a cabo durante el primer pulso de corriente de corta duración de alta intensidad mientras la vasta mayoría de formación se llevaría cabo durante el segundo pulso de corriente de larga duración de baja intensidad. Especialmente, el primer pulso se usaría para elevar rápidamente y uniformemente la temperatura de la muestra a arriba de la temperatura de transición del cristal en cuyo punto la viscosidad de la muestra inicia a caerse. Incluso a través de la alta corriente del primer pulso induciría una alta fuerza, esta fuerza no produciría formación sustancial porque la viscosidad de la muestra sería medianamente alta para la mayoría de la duración del primer pulso. El segundo pulso con mucho menor intensidad pero mucho mayor duración resultaría solo ligeramente en calentamiento adicional comparado con el primer pulso, porque el calentamiento es proporcional a H2. Una fuerza es proporcional a ~l, sin embargo, el segundo pulso inducirá una fuerza no mucho menor que en el primero pulso, aplicada sobre un tiempo mucho más largo durante el cual la viscosidad de la muestra es mucho menor, por lo tanto contribuyendo a mucho más formación. Esta modalidad se demuestra gráficamente en la Figura 6.

En la modalidad anteriormente descrita, el campo magnético podría inducirse por activar electrónicamente un electro imán, como por ejemplo, una bobina Helmholtz, en sincronía con la descarga del quantum adicional de energía. Como tal, el calentamiento y formación se desacoplan más eficientemente, como ninguna fuerza se induciría durante el primer pulso de corriente de manera que se usa solamente para calentamiento.

DOCTRINA DE EQUIVALENTES Aquellos expertos en la técnica apreciarán que los ejemplos precedentes y las descripciones de varias modalidades preferidas de la presente invención son meramente ilustrativos de la invención como un total, y que las variaciones en las etapas y varios componentes de la presente invención pueden hacerse dentro del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, será claro para un experto en la técnica que las etapas de procesamiento adicionales o configuraciones alternas no afectarán las propiedades mejoradas del aparato/método de la presente invención no suministrado el método/aparato no apropiado para su propósito intentado. Por consiguiente, la presente invención no se limita a las modalidades específicas descritas en este documento, pero más bien se define por el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (43)

REIVINDICACIONES

1 . Un método para calentar y formar rápidamente un metal amorfo usando descarga de energía eléctrica en la presencia de un campo magnético generando una fuerza electromagnética comprendiendo: proporcionar al menos una muestra de metal amorfo, dicha muestra teniendo una sección transversal sustancialmente uniforme, descargar un quantum de energía eléctrica uniformemente a través de cada una de dichas de al menos una muestra a lo largo de un eje de campo eléctrico para calentar uniformemente la totalidad de dicha muestra a una temperatura de procesamiento de manera que la viscosidad del metal amorfo cae entre aproximadamente 1 Pa-s a aproximadamente 105 Pa-s, aplicar un campo magnético estático transversal al eje de campo eléctrico para generar una fuerza deformacionai electromagnética para formar la muestra calentada, y enfriar dicho artículo a una temperatura debajo de la temperatura de transición del cristal del metal amorfo para producir un artículo amorgo.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la etapa de descarga de dicho quantum de energía eléctrica ocurre a través de al menos dos electrodos conectados a extremos opuestos de cada una de al menos una muestra y genera un campo eléctrico a lo largo de la longitud longitudinal de dicha muestra.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el quantum de energía eléctrica se envía por la descarga de un condensador.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el quantum de energía eléctrica es al menos aproximadamente 100 Joules y una constante de tiempo de descarga de entre aproximadamente 10 s y 10 ms.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el calentamiento y formación de la muestra se completa en un tiempo de entre aproximadamente 100 ps a 1 s.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1 , además comprendiendo variar la intensidad del quantum de energía eléctrica durante al menos una de las etapas de calentamiento y formación.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, en donde la etapa de variar incluye generar un pre-pulso en la muestra antes de descargar un quantum adicional de energía en una primera proporción; la energía de dicho pre-pulso siendo suficiente para elevar la temperatura de la muestra en la ¡nterfase a arriba de la transición de cristal del metal amorfo y el quantum adicional de energía siendo descargado en una proporción menor que la proporción de dicho pre-pulso con una energía suficiente para interactuar con el campo magnético para generar una fuerza electromagnética suficiente para formar la muestra calentada.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, en donde el campo magnético se induce mediante activar un electro imán en sincronía con la descarga del quantum adicional de energía.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la muestra tiene una forma seleccionada del grupo consistiendo de barras, hojas, cilindros y cubos.

• 10. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el campo magnético se dispone en relación al eje de campo eléctrico de manera que la fuerza deformacíonal electromagnética se forma normal al eje del campo eléctrico.

1 1 . El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el campo magnético se forma por al menos una fuente magnética seleccionada del grupo que consiste de imanes permanentes y electro imanes.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1 1 , en donde los imanes permanentes se seleccionan del grupo que consiste de imanes de hierro-neodimio-boro e imanes de samario-cobalto.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el campo magnético se forma de la influencia combinada de una pluralidad de fuentes magnéticas.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, en donde la pluralidad de fuentes magnéticas se colocan en diferentes ángulos relativos al eje de campo eléctrico.

1 5. El método de conformidad con la reivindicación 13, que además comprende proporcionar una herramienta de formación en proximidad a dicha muestra, la herramienta de formación teniendo una cavidad de molde tridimensional.

. 16. El método de conformidad con la reivindicación 1 , que además comprende proporcionar una herramienta de formación en proximidad a dicha muestra de manera que la fuerza deformacional impulsa el metal amorfo calentado en contacto con una herramienta de formación seleccionada del grupo que consiste de moldes, troqueles, troqueles de extrusión, moldes por inyección, estampas y rodillos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde la herramienta de formación se calienta a una temperatura preferiblemente alrededor de la temperatura de transición del cristal del metal amorfo.

18. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde la herramienta de formación es al menos formada parcialmente de un material magnético.

19. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde la herramienta de formación es un par de rodillos paralelos y en donde el campo magnético se aplica normal a la muestra y paralelo a un plano definido por los ejes de los rodillos de manera que dicha muestra se impulsa entre dichos rodillos para formar un articulo de hoja amorfa.

20. El método de conformidad con la reivindicación 16, que además comprende proporcionar una muestra alargada; confinando la muestra a lo largo de al menos dos ejes dentro de un canal formado por un miembro de contención no conductor; descargar el quantum de energía a través del ancho de la muestra y aplicar una fuerza de deformación a lo largo de la longitud de la muestra para crear un gradiente de presión en la muestra de manera que la muestra calentada se impulsa a lo largo del canal y se inyecta dentro de una herramienta de formación.

21 . El método de conformidad con la reivindicación 20, en donde la herramienta de formación es una de un troquel o un molde.

22. Un aparato de formación magnética para calentar y formar rápidamente un metal amorfo usando descarga de energía eléctrica en la presencia de un campo magnético generando una fuerza electromagnética comprendiendo: una muestra de un metal amorfo, dicha muestra teniendo una sección transversal sustancialmente uniforme; una fuente de energía eléctrica; al menos dos electrodos interconectando dicha fuente de energía eléctrica para dicha muestra de metal amorfo, dichos electrodos siendo unidos a dicha muestra de manera que las conexiones sustancialmente uniformes se forman entre dichos electrodos y dicha muestra, en donde dicha fuente de energía eléctrica es capaz de producir un quantum de energía eléctrica a lo largo de un eje de campo eléctrico suficiente para calentar uniformemente la totalidad de dicha muestra a una temperatura de procesamiento de manera que la viscosidad del metal amorfo cae entre aproximadamente 1 Pa-s a aproximadamente 105 Pa-s; una fuente de campo magnético estático colocada de manera que un campo magnético estático se produce transverso al eje del campo eléctrico y en donde dicho campo magnético estático en asociación con dicho quantum de energía eléctrica es capaz de generar una fuerza deformacional electromagnética suficiente para formar dicha muestra caliente a un artículo conformado.

23. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde las superficies de contacto de la muestra son planas y paralelas.

24. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde al menos dos electrodos se conectan a extremos opuestos de cada una de dichas al menos una de las muestras y genera un campo eléctrico a lo largo de la longitud longitudinal de dicha muestra.

25. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el quantum de energía eléctrica se envía mediante descarga de un condensador.

26. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el quantum de energía eléctrica es al menos aproximadamente 100 J y una constante de tiempo de descarga de entre aproximadamente 10 ps y 10 ms.

27. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el calentamiento y formación de la muestra se completan en un tiempo de entre aproximadamente 100 ps a 1 s.

28. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, que además comprende un controlador en comunicación de señal con dicha fuente de energía eléctrica, el controlador capaz de variar la intensidad del quantum de energía eléctrica durante al menos una de las etapas de formación y calentamiento.

29. El aparato de conformidad con la reivindicación 28, en donde el controlador es capaz de generar un pre-pulso en la muestra antes de descargar un quantum adicional de energía en una primera proporción; la energía de dicho pre-pulso siendo suficiente para elevar la temperatura de la muestra en la interfase a arriba de la transición de cristal del metal amorfo y el quantum adicional de la energía siendo descargada en una proporción más lenta que la proporción de dicho pre-pulso con una energía suficiente para ¡nteractuar con el campo magnético para generar una fuerza electromagnética suficiente para conformar la muestra calentada.

30. El aparato de conformidad con la reivindicación 29, en donde el campo magnético se induce mediante activar un electro imán en sincronía con la descarga del quantum adicional de energía.

31 . El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde la muestra tiene una forma seleccionada del grupo que consiste de barras, hojas, cilindros y cubos.

32. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el campo magnético se coloca en relación al eje de campo eléctrico de manera que la fuerza deformacíonal electromagnética se forma normal al eje del campo eléctrico.

. 33. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el campo magnético se forma por al menos una fuente magnética seleccionada del grupo que consiste de imanes permanentes y electro imanes.

34. El aparato de conformidad con la reivindicación 33, en donde los imanes permanentes se seleccionan del grupo que consiste de imanes de hierro-neodimio-boro e imanes de samario-cobalto.

35. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, en donde el campo magnético se forma de la influencia combinada de una pluralidad de fuentes magnéticas.

36. El aparato de conformidad con la reivindicación 35, en donde la pluralidad de fuentes magnéticas se coloca en diferentes ángulos relativos al eje de campo eléctrico.

37. El aparato de conformidad con la reivindicación 35, que además comprende una herramienta de formación en proximidad a dicha muestra de manera que la fuerza deformacional electromagnética impulsa el metal amorfo en contacto con la herramienta de formación, la herramienta de formación teniendo una cavidad de molde tridimensional.

- 38. El aparato de conformidad con la reivindicación 22, que además comprende una herramienta de formación en proximidad a dicha muestra de manera que la fuerza . deformacional impulsa el metal amorfo en contacto con la herramienta de formación, en donde la herramienta de formación se selecciona del grupo que consiste de moldes, troqueles, troqueles de extrusión, moldes de inyección, estampas y rodillos.

39. El aparato de conformidad con la reivindicación 38, en donde la herramienta de formación se calienta a una temperatura de preferencia alrededor de la temperatura de transición del cristal del metal amorfo.

40. El aparato de conformidad con la reivindicación 38, en donde la herramienta de formación es al menos parcialmente formada de un material magnético.

41 . El aparato de conformidad con la reivindicación 38, en donde la herramienta de formación es un par de rodillos paralelos y en donde el campo magnético se aplica normal y paralelo a un plano definido por los ejes de los rodillos de manera que dicha muestra se impulsa dentro de dichos rodillos para formar un artículo de hoja amorfa.

42. El aparato de conformidad con la reivindicación 38, que además comprende un canal de contención no conducto en el cual la muestra se posiciona, el canal de contención confinando la muestra a lo largo de al menos dos ejes y en donde la fuente de energía eléctrica se coloca de manera que el quantum de energía se descarga a través del ancho de la muestra, y la fuente de campo magnético se coloca de manera que la fuerza de deformación electromagnética se aplica a lo largo de la longitud de la muestra para crear un gradiente de presión en la muestra de manera que la muestra calentada se impulsa a lo largo del canal y se inyecta en una herramienta de formación.

43. El aparato de conformidad con la reivindicación 42, en donde la herramienta de formación es uno de un troquel o un molde.