專利名稱：石英管吹鑄法制備柱狀塊體非晶態合金的制作方法
技術領域：
本發明是首先利用氧化物凈化技術對合金樣品進行凈化處理，然后利用一種石英 管吹鑄技術，將凈化過的合金樣品熔融后吹進薄壁的柱狀石英管中，從而使之獲得大的冷 速，并進而制備得到它的柱狀塊體非晶態合金的方法。
背景技術：
非晶態合金中原子不具備長程有序，與傳統的晶態合金材料相比，表現出許多優 異的性能，如優異的機械性能和磁性能，極強的抗腐蝕性，以及特有的光電特性等等，這使 得非晶態合金展現出廣泛的應用前景， 近幾十年來一直成為新型材料研究的熱點之一。在 許多學者的努力下，在過去的二十年里在塊體非晶態合金的制備研究中取得了許多重大的 進展。許多具有較大的玻璃化形成能力(GFA，Glass Formation Ability)的Pd基，&基， La基，Mg基，Cu基，Ti基和Fe基等多組元塊體非晶態合金系統已經被發現，它們的臨界尺 寸達到了幾十毫米，甚至上百毫米。這些塊體非晶態合金展現出許多非常優異的性能，成為 目前材料研究中一個最活躍的領域，許多優秀的評論已經對這方面的研究進行了總結。1992年，Inoue等人用銅模鑄造技術制備出臨界尺寸達7mm的Mg65Cu25Yltl的塊狀 非晶態合金樣品。其主要由熔煉母合金的缸套與活塞，施加高壓的水壓機，耐高壓的鑄造銅 模，能夠在澆注之前迅速除去坩堝和銅模中氣體的抽氣系統組成。通過銅模的快速傳遞熱 量，提高其冷卻速度。參閱 Mater. Trans. JIM. 1992. 33 :937_945。目前，上面介紹的Inoue等人發明的銅模鑄造技術是國際上制備塊體非晶態合金 最主要的方法。然而這中方法存在一些弊端。該技術中使用銅模作為容器，雖然銅具有大 的熱傳導系數，可使樣品獲得較大的冷速，但晶態的銅會成為潛在的非均勻形核位置，這對 于非晶態合金的制備是不利的。在這個技術中，制備的合金樣品，結晶經常從和銅模接觸的 地方開始，就應證了這一點。因此，在本發明中，我們利用惰性的石英管來代替銅模。惰性 的石英管相比于銅模不是好的非均勻形核位置，這對制備非晶態合金是有利的。
發明內容
本發明是這樣是實現的(1)利用精密天平，按照設定的合金成分正確稱量組成 合金的元素，然后在高純氬氣的保護氣氛下用火槍使它們合金到一起；(2)通過氧化物凈 化技術對合金化后的樣品在熔融狀態下進行提純，減少合金樣品中的雜質，特別是合金化 過程中產生的氧化物；(3)將氧化物凈化技術處理后的合金樣品取出，放入特制的J形的石 英管中。J形石英管是由一個外徑為15mm的石英管與一個外徑為1 3mm，壁厚約0. 1 0.3mm的薄壁細石英管相連構成。J形石英管通過一個三通閥與機械泵和氬氣瓶相連。首 先通過三通閥將J形石英管與機械泵接通，將它抽到約5Pa的真空度，然后通過三通閥將J 形石英管與氬氣瓶接通，用氬氣沖洗J形石英管，完成后再對J形石英管抽真空，然后再用 氬氣沖洗。如此反復三次，以確保J形石英管中的氧氣絕大部分被排除。最后J形石英管 中沖入略低于一個大氣壓的氬氣，用火槍在粗石英管中將合金熔化，然后用1.5X105Pa的氬氣將熔融的合金吹入J形石英管的細石英管中，并利用火槍對合金樣品加熱，以確保合 金樣品處于熔融狀態，然后迅速將J形石英管插入冷水中，使熔融合金樣品迅速冷卻，從而 獲得柱狀塊體非晶態合金。通過控制J形石英管中細的薄壁石英管的直徑和壁厚，可以控 制合金樣品的冷速。
圖1實例--石英管吹鑄實驗裝置圖。
圖2實例--的差示掃描量熱圖。
圖3實例--的透射電鏡圖片。
圖4實例--的透射電鏡圖片。
圖5實例-- Fe40Ni40P16B4塊體非晶的樣品圖。
具體實施例實施例一利用精密天平，按照設定的合金成分正確稱量組成合金的元素，后在高純氬氣的 保護氣氛下用火槍使它們合金到一起；把合金與一起至于石英試管中，通過火槍加熱石英 試管，金屬被B2O3介質熔液包裹進行長時間的提純。提純過程結束以后，把樣品放入前端均 勻，尾部纖細的石英試管中，然后我們抽取真空，直到試管的真空度為 5Pa。接下來我們 用火槍加熱試管，合金固體熔化，此時合金溶液位于試管均勻部位，當合金熔液充分熔化 以后，迅速向試管當中通IPaXlO5-L 5X10sPa的氬氣，合金熔液受到氬氣氣體的沖壓，進 入試管前端纖細的針狀部分，并急速把試管放入水中，前端冷卻下來形成的固狀金屬，即為 Fe40Ni40P16B4塊體非晶。如圖1，圖2，圖3，圖4，圖5。
權利要求
1.石英管吹鑄法制備柱狀塊體非晶態合金，其特征在于通過以下流程實現把合金與 一起至于石英試管中，通過火槍加熱石英試管，金屬被b203熔液包裹進行長時間的提純。提 純過程結束以后，把樣品放入特制的石英試管(該試管通過火焰的灼燒試管中部三四分鐘 以后，試管開始變得柔軟，此時我們把試管移離火焰，同時雙手提拉試管兩段，試管冷卻下 來就成為兩端均勻，中部大約為2mm-3mm纖細的針狀石英管，然后我們從中部燒斷試管，原 來的試管就變成前端均勻，尾部纖細的兩根石英試管)，然后我們抽取試管當中的真空，直 到試管的真空度達到2-7Pa。接下來我們用火槍加熱試管，合金固體熔化，此時合金溶液 位于試管均勻部位，當合金熔液充分熔化以后，迅速向試管當中通lPaX105-l. 5X105Pa的 氬氣，合金熔液受到氬氣氣體的沖壓，進入試管前端纖細的針狀部分，并急速把試管放入水 中，前端冷卻下來形成的固狀金屬，即為塊體非晶。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，合金放入氧化物介質中提純。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，把石英試管通過灼燒提拉形成底部針狀，端 口均勻的石英試管。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，石英試管保持真空度為2-7Pa。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，合金熔液受到氬氣氣體的沖壓，進入試管前 端纖細的針狀部分。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進入試管前端纖細的針狀部分的熔融合金， 放入水中急劇冷卻。
全文摘要
石英管吹鑄法制備柱狀塊體非晶態合金，其特征在于通過以下流程實現把合金放置于石英試管中，通過火槍加熱石英試管，金屬被氧化物介質熔液包裹進行長時間的提純。提純過程結束以后，把樣品放入特制的石英試管中部大約為2mm-3mm纖細的針狀石英管，然后我們抽取試管當中的真空，接下來我們用火槍加熱試管，合金固體熔化，此時合金溶液位于試管均勻部位，當合金熔液充分熔化以后，合金熔液受到氬氣氣體的沖壓，進入試管前端纖細的針狀部分，并急速把試管放入水中，前端冷卻下來形成的固狀金屬，即為塊體非晶。本發明的特點是方法簡單，成本低廉，產率高，所至的非晶態材料的性能好，對于環境危害小，易于生產且適合推廣。
文檔編號C22C45/00GK102002650SQ20101053185
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者李強, 李晉鋒 申請人:新疆大學