專利名稱：一種快速凝固制備非晶薄帶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用快速凝固技術(shù)制備非晶薄帶的方法。
背景技術(shù)：
快速凝固法是制備非晶態(tài)材料的方法之一，其原理是將液態(tài)金屬、非金屬、合金等物質(zhì)急冷，從而把液態(tài)的結(jié)構(gòu)凍結(jié)下來，獲得非晶態(tài)物質(zhì)?？焖倌萄b置有很多種類型，其中單輥法是目前工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的方法，它的主要部分是一個(gè)熔池和一個(gè)旋轉(zhuǎn)的冷卻體，將金屬、非金屬、合金用電爐或高頻爐融化，并用惰性氣體加壓使熔料從坩堝的噴嘴中噴到旋轉(zhuǎn)的冷卻體上，在接觸表面凝固成非晶，用惰性氣體將非晶剝離成薄帶。用該法生產(chǎn)的薄帶的寬度可達(dá)100mm以上，長(zhǎng)度可達(dá)100m以上。但是，上述單輥法生產(chǎn)薄帶技術(shù)存在以下問題(1)噴出的液體只能接觸冷卻體外周周長(zhǎng)的四分之一，冷卻時(shí)間短；(2)剝離出的薄帶的長(zhǎng)度有限，超過一定長(zhǎng)度，薄帶容易絞在一起，不宜卷帶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是克服現(xiàn)有快速凝固法制備非晶技術(shù)的不足，提供一種延長(zhǎng)噴射液體與冷卻體接觸時(shí)間、噴射與卷帶同時(shí)進(jìn)行的非晶制備方法，該方法可生產(chǎn)無限長(zhǎng)的非晶薄帶。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于具體步驟為(1)將冷卻體設(shè)計(jì)成滾筒環(huán)形，熔池置于冷卻體環(huán)內(nèi)，熔融的液體垂直噴射到滾筒內(nèi)壁；(2)在冷卻體環(huán)內(nèi)安裝一彈性旋轉(zhuǎn)軸，軸外周涂少許粘液，以粘住最初的薄帶，軸以一定的速度旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生的薄帶繞在軸上；(3)根據(jù)內(nèi)環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸的半徑比，調(diào)節(jié)兩者的相對(duì)轉(zhuǎn)速，使噴射與繞帶同時(shí)進(jìn)行；(4)將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體，使薄帶可達(dá)無限長(zhǎng)。
所述的冷卻體為所有具有冷卻作用的金屬材料、合金材料及非金屬材料。
所述的冷卻體內(nèi)徑為100mm-5m，外徑≥0.01m，轉(zhuǎn)速≥0.1rpm。
所述的熔融液體為金屬材料、合金材料、非金屬材料、非金屬混合材料以及金屬與非金屬混合材料。
本發(fā)明通過滾筒內(nèi)壁緊密接觸方法，使熔融液體快速冷卻成非晶薄帶，通過旋轉(zhuǎn)軸將產(chǎn)生的薄帶自動(dòng)卷帶，調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸位置，可以延長(zhǎng)噴射液體與冷卻體接觸時(shí)間，提高非晶質(zhì)量，將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體外，噴射與卷帶可以同時(shí)進(jìn)行，生產(chǎn)的薄帶可達(dá)無限長(zhǎng)(理論上)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)噴射的液體在冷卻體上停留的時(shí)間可根據(jù)需要最大延長(zhǎng)到接近一周，擴(kuò)大冷卻體內(nèi)徑，可以使噴射體與冷卻體接觸時(shí)間大大延長(zhǎng)。
(2)利用旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)繞帶，與現(xiàn)有快速凝固技術(shù)相比，避免了薄帶的互相纏繞，簡(jiǎn)化了最終的整理工序，提高生產(chǎn)效率。
(3)將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體外，可制備無限長(zhǎng)非晶帶。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，將融池1置于滾筒冷卻體2內(nèi)，用惰性氣體3將融液噴射在冷卻體2的內(nèi)壁，噴射液體6與冷卻體接觸半周后，用旋轉(zhuǎn)軸4自動(dòng)卷帶，外加冷卻水裝置5使冷卻體的效果更好，旋轉(zhuǎn)軸4可以安裝在冷卻體2內(nèi)的任意位置，冷卻體2的內(nèi)徑為100mm-5m，外徑≥0.01m，轉(zhuǎn)速≥0.1rpm。冷卻體2為具有冷卻作用的金屬材料如銅、合金材料及非金屬材料，熔融液體為金屬合金材料、非金屬材料、非金屬混合材料以及金屬與非金屬混合材料，如Cu-Zr合金、Fe-B等，融池1為石英管、剛玉坩堝等耐熱容器。
實(shí)施例1，制備Zr-Al-Ni非晶合金，原材料為經(jīng)過熔煉的Zr-Al-Ni合金，熔池為石英管，冷卻體銅的內(nèi)徑為1m，外徑為1.5m，旋轉(zhuǎn)軸直徑為0.5m。
具體制備過程為(1)將Zr-Al-Ni合金放入石英管中，調(diào)整好石英管的位置；(2)抽真空至真空度10-4Pa；(3)充純氬氣至-0.5Pa；(4)打開轉(zhuǎn)速旋鈕，調(diào)整銅環(huán)和旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，使其分別為3000rpm和6000rpm；(5)加熱使合金完全熔化，用純氬氣噴射；(6)讓旋轉(zhuǎn)軸迅速接觸冷卻體內(nèi)壁，粘住薄帶，將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體外。
實(shí)施例2，制備CaO-Al2O3非晶薄帶，原材料為混合均勻并經(jīng)過燒結(jié)處理的CaO和Al2O3粉末，融池為α-Al2O3坩堝，冷卻體銅的內(nèi)徑為1m，外徑為1.5m，旋轉(zhuǎn)軸直徑為0.5m。如圖2所示制備CaO-Al2O3非晶薄帶的過程為(1)將混合均勻的CaO-Al2O3塊放入氧化鋁坩堝中，調(diào)整好坩堝的位置；(2)調(diào)整銅環(huán)和旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，使其分別為4000rpm和8000rpm；(3)加熱使CaO-Al2O3完全熔化后，用氣體噴射；(4)讓旋轉(zhuǎn)軸迅速接觸冷卻體內(nèi)壁，粘住薄帶，將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體外。
權(quán)利要求
1.一種快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于具體步驟如下(1)將冷卻體設(shè)計(jì)成滾筒環(huán)形，熔池置于冷卻體環(huán)內(nèi)，熔融液體垂直噴射到滾筒內(nèi)壁；(2)在冷卻體環(huán)內(nèi)安裝一彈性旋轉(zhuǎn)軸，軸外周涂少許粘液，以粘住最初的薄帶，軸以一定的速度旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生的薄帶繞在軸上；(3)根據(jù)內(nèi)環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸的半徑比，調(diào)節(jié)兩者的相對(duì)轉(zhuǎn)速，使噴射與繞帶同時(shí)進(jìn)行；(4)將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體，使薄帶可達(dá)無限長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述的冷卻體為具有冷卻作用的金屬材料、合金材料及非金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述步驟(1)中的熔融液體為金屬材料、合金材料、非金屬材料、非金屬混合材料以及金屬與非金屬混合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述的冷卻體內(nèi)徑為100mm-5m，外徑≥0.01m，轉(zhuǎn)速≥0.1rpm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)軸安裝在冷卻體環(huán)內(nèi)任意位置。
全文摘要
一種快速凝固制備非晶薄帶的方法，首先將冷卻體設(shè)計(jì)成滾筒環(huán)形，熔池置于冷卻體環(huán)內(nèi)，熔融的液體垂直噴射到滾筒內(nèi)壁；然后，在冷卻體環(huán)內(nèi)安裝一彈性旋轉(zhuǎn)軸，軸外周涂少許粘液，以粘住最初的薄帶，軸以一定的速度旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生的薄帶繞在軸上；根據(jù)內(nèi)環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸的半徑比，調(diào)節(jié)兩者的相對(duì)轉(zhuǎn)速，使噴射與繞帶同時(shí)進(jìn)行；最后將旋轉(zhuǎn)軸抽出冷卻體，使薄帶可達(dá)無限長(zhǎng)。本發(fā)明噴射的液體在冷卻體上停留的時(shí)間可根據(jù)需要最大延長(zhǎng)到接近一周，擴(kuò)大冷卻體內(nèi)徑，可以使噴射體與冷卻體接觸時(shí)間大大延長(zhǎng)；利用旋轉(zhuǎn)軸自動(dòng)繞帶，與現(xiàn)有快速凝固技術(shù)相比，避免了薄帶的互相纏繞，簡(jiǎn)化了最終的整理工序，提高生產(chǎn)效率，并且可制備無限長(zhǎng)非晶帶，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，效率高。
文檔編號(hào)B22D11/06GK1751825SQ20041000958
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者章安玉, 門華, 張濤 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)