一种非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法技术

本发明专利技术提供了一种非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法。所述熔剂包括以下物质和重量百分含量：冰晶石25-55%，轻石8-35%，光卤石5-30%，氟盐8-30%，氯盐0-10%。根据本发明专利技术的非晶合金冶炼方法减少了非晶母合金中难熔氧化物夹杂及氧含量，从而减少了形核质点，提高了非晶母合金的非晶形成能力；同时本发明专利技术易于实现，很大程度地缓解了非晶制备对于制备条件要求苛刻的程度，如高真空度环境和高纯净度母材，从而降低了制备成本、提高了制备效率，对于大块非晶的量产意义重大。

【技术实现步骤摘要】
一种非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法
本专利技术属于非晶合金领域，尤其涉及一种非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法。
技术介绍
非晶合金是一种短程有序、长程无序的结构。与传统晶态合金材料相比，其具有更为优异的力学性能，如高屈服强度、大弹性应变极限、高疲劳抗力及高耐磨性等，同时还具有优异的抗多种介质腐蚀的能力和具有软磁、硬磁性性能。因此，自20世纪80年代末块体非晶合金诞生以来，就一直成为金属材料界关注的重点和热点，通过多组元成分设计降低了非晶合金的临界冷却速度，使其在航空航天、兵器工业、精密机械乃至信息技术等方面均有广阔的应用潜力。但是，非晶合金的制备方法对纯度要求高，对合金中非金属夹杂物及氧含量非常敏感，这些杂质在合金冷却过程中都会成为形核质点，有研究表明，只要合金中杂质或氧含量达到一定程度，即使提高冷却速度也不可能得到非晶体。因此，块体非晶的制备对于制备环境条件的要求非常苛刻，制备成本高，这也限制了块体非晶走出实验室，走向工程应用的步伐。因此，非晶合金冶炼一般在高真空度环境下进行，利用负压造渣与脱气，在负压环境下，较轻的非金属夹杂物更容易上浮聚集于熔池表面而去除，熔体中气体也更容易溢出，这种方法很大程度减少了母合金中杂质及气体含量。但是，单一靠高真空度来提高合金纯净度有很大局限性，因为一些微小的高熔点氧化物粒子在高温熔体中运动非常活跃，很难完全从熔体分离而聚集于表面，另一方面，随着熔体表面聚渣的增多表层黏度将增大，阻碍了熔体中气体的顺利排出。尤其当冶炼合金清洁度差、表面氧化严重时，除杂效果更为有限。公开号为CN103320630A的专利公开了一种制备块体非晶的熔剂覆盖及真空纯化方法。具体工公开了：将母合金和熔剂混合，加热至母合金液相线温度之上100-600℃过热温度，使熔剂覆盖于合金熔体之上；在对合金熔体保温0.1-小时的同时，施以真空纯化熔体，利用真空有效地排出熔体中的水、氧、氮、硫等有害气体；同时，利用熔体中气体排放形成的对流，使熔体与熔剂进行有效地接触，进而将熔体中的有害杂质元素为熔剂所中和或吸收；最后将合金熔体冷却至室温形成非晶合金固体。还公开了熔剂为Na2O.CaO.6SiO2、NaCl、KCl、Na2B4O7、B2O3中的一种或其混合物。上述方法虽然能够制备得到非晶合金材料，但是该非晶合金材料制备条件苛刻，成本高，要求极高的真空度（10-1-10-3Pa）和高纯原材料，并且所制备非晶尺寸小（几十毫克），临界尺寸也仅在1-2mm，应用价值有限。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的非晶合金制备过程中存在大量杂质和氧无法去除技术问题，提供一种可以很好的去除非晶合金中杂质和氧的非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法。本专利技术提供了一种非晶合金用熔剂，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量：冰晶石25-55%轻石8-35%光卤石5-30%氟盐8-30%氯盐0-10%。本专利技术还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金和熔剂分别加入到坩埚中，然后进行真空冶炼；所述熔剂为本专利技术所述的熔剂。本专利技术还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金熔化，然后加入熔剂并进行真空冶炼；所述熔剂为本专利技术所述的熔剂。本专利技术提供的非晶合金用熔剂，可以对非晶合金母合金熔体进行吸杂和降氧处理，减少了非晶合金母合金中难熔氧化物夹杂及氧含量，从而减少了形核质点，提高了非晶合金母合金的非晶形成能力；同时一定程度上缓解了非晶合金制备对于制备条件要求苛刻的程度，从而降低了制备成本、提高了制备效率，对于大块非晶合金的量产意义重大。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种非晶合金用熔剂，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量：冰晶石25-55%轻石8-35%光卤石5-30%氟盐8-30%氯盐0-10%。进一步优选地，冰晶石25-45%轻石15-25%光卤石10-25%氟盐8-20%氯盐2-5%。本专利技术的非晶合金用熔剂，所述熔剂较合金液轻，熔化后漂浮于液面，可以降低难熔氧化物的熔点，促进漂浮在非晶合金熔体表面或包裹于合金块表面氧化物的溶解，从而使金属和渣更容易分离，非晶合金熔体中溶解的氧、氮等气体也更易排出；另外，在非晶合金熔体中，高熔点氧化物不为金属液润湿，多呈分散的固相质点，而本专利技术所述熔剂则对氧化物有较强的润湿能力，非晶合金熔体上层的夹杂（主要为氧化物）与漂浮的熔剂接触，发生吸附、溶解或化合作用而进入熔剂中。这时，与熔剂接触的一薄层金属液较纯，其密度比含夹杂的金属液大而向下运动，与此同时，含夹杂较多的下层金属液则上升与熔剂接触，其中的夹杂又不断地与熔剂发生吸附、溶解或化合而滞留在熔剂中，这一过程一直进行到整个熔池内的夹杂几乎都被熔剂吸收。根据本专利技术所提供的非晶合金用熔剂，为了进一步提高非晶合金的纯度，所述轻石中二氧化硅的含量不低于70wt%，氧化铝的含量不低于11wt%。根据本专利技术所提供的非晶合金用熔剂，所述氟盐没有特别的限制，只要可溶于溶剂即可，如KF、CaF2、MgF2中的至少一种；所述氯盐没有特别的限制，只要可溶于溶剂即可，如KCl、CaCl2、MgCl2中的至少一种。本专利技术还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金和熔剂分别加入到坩埚中，然后进行真空冶炼；所述熔剂为本专利技术所述的熔剂。本专利技术还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金熔化，然后加入熔剂并进行真空冶炼；所述熔剂为本专利技术所述的熔剂。本专利技术所涉及的熔剂的添加方式比较灵活，可以在装炉时置于坩埚任何位置，但为了避免出现有少部分混合物沉积于坩埚底部而未能参与冶炼过程，从而影响除杂效果，一般不直接把混合物置于坩埚底部；此外，只要设备条件允许也可以是在非晶母合金熔化后通过二次加料方式加入到熔池表面。本专利技术所涉及的非晶母合金，对于非晶合金体系没有特定要求，尤其适合于含与氧亲和力强的组元、氧溶解度高的非晶合金体系以及合金脏污、冶炼工况差的情况。可以是利用过后的回收料，也可以是各组元单质的混合物。根据本专利技术所提供的非晶合金的冶炼方法，优选地，所述真空冶炼的真空度小于10Pa。所述小于10Pa真空度的负压环境，在一定程度上促进了非晶合金熔体中气体的排出和难熔氧化物的上浮而与表面熔剂发生作用。根据本专利技术所提供的非晶合金的冶炼方法，所述真空冶炼温度没有特殊要求，为了提高熔体流动性，利于气体排出，以及促进碳粉抢夺氧的过程的发生，优选地，所述真空冶炼的温度为1100℃-1350℃。根据本专利技术所提供的非晶合金的冶炼方法，所述真空冶炼时间没有特殊要求，为了保证除杂、排气过程的彻底进行又不导致元素过多烧损，坩埚遭到破坏，优选地，所述真空冶炼的时间为15-35min。根据本专利技术所提供的非晶合金的冶炼方法，所述熔剂的添加剂没有特殊要求，可以根据非晶母合金体系、冶炼工况和所要求达到的除杂、降氧效果进行调整，优选地，所述熔剂的添加量为母合金质量的0.1%-5%，进一步优选为0.1%-2%。下面通过具体实施例来详细的描述本专利技术，所有实施例和对比例中用来冶炼的Zr-Al-Cu-Ni体系合金（原子百分比：Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶合金用熔剂，其特征在于，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量：冰晶石  25‑55%轻石    8‑35% 光卤石  5‑30% 氟盐    8‑30%氯盐    0‑10%。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金用熔剂，其特征在于，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量：其中，所述氟盐为KF、CaF2、MgF2中的至少一种，所述氯盐为KCl、CaCl2、MgCl2中的至少一种。2.根据权利要求1所述的非晶合金用熔剂，其特征在于，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量：3.一种非晶合金的冶炼方法，其特征在于，所述方法为将非晶合金母合金和熔剂分别加入到坩埚中，然后进行真空冶炼；所述熔剂为权利要求1-2任意一项所述的熔剂。4.一种非晶合金的冶炼方法，其特征在于，所述方法为将非晶合金母合金熔化，然后加入熔剂并进行真空冶炼；所述熔剂为权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江恒，张法亮，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44