一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，涉及稀土合金快速凝固技术领域。本发明专利技术提供的稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，包括以下步骤：将稀土母合金置于石英试管中，对所述稀土母合金进行高频感应加热，得到液态稀土合金；所述石英试管的底部设置有喷嘴；在所述石英试管的顶部通入高压气体，所述液态稀土合金通过石英试管底部的喷嘴形成多个球状稀土合金液滴；所述多个球状稀土合金液滴自由下落，进行凝固，得到多个稀土合金颗粒。本发明专利技术采用简单高效的实验设备，在一次实验中获得不同冷却速率和过冷度条件下的深过冷快速凝固稀土合金颗粒，有助于分析深过冷快速凝固组织演变规律、提升高性能稀土合金的优化效率。的优化效率。的优化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法


[0001]本专利技术涉及稀土合金快速凝固
，具体涉及一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法。

技术介绍

[0002]稀土合金的快速凝固是指在104～109K
·
s
‑1的冷却速率或几十至几百K的过冷度条件下，液态稀土合金以大于1cm
·
s
‑1的凝固速率由液态转变为固态的过程。它可以减小稀土合金的偏析程度、改善组织内部的化学均匀性、细化晶粒尺寸和促进亚稳相形成，是调节稀土合金微观组织和磁性能的有效途径。
[0003]常用的稀土合金快速凝固方法包括甩带、淬火等。甩带和淬火可以实现大冷速快速凝固，通过调节冷却速率等参数，有效调控稀土合金的微观组织、相形成、相体积分数和晶粒尺寸等，进而实现稀土合金磁性能的可控调节。然而，甩带和淬火过程中的异质形核导致稀土合金熔体难以实现大于0.1T
L
(T
L
为液相线温度)的过冷度和深过冷快速凝固，因此，当前调控稀土合金的深过冷快速凝固组织形貌和性能的研究和技术较少。
[0004]无容器处理技术可以避免金属材料与坩埚等异质材料的接触，减少异质形核，提高金属材料熔体过冷度，实现深过冷快速凝固。但超声、静电、电磁悬浮装置结构复杂，强外场作用下实现稀土合金稳定悬浮的操作难度较大。中国专利CN113909461A和CN111272509A表明自由落体技术可实现金属材料的深过冷快速凝固，但其实现高通量的方法需要复杂的吸铸成型模具，装备结构复杂，并且未涉及不同冷却速率和过冷度的高通量深过冷快速凝固。
[0005]虽然自由落体技术是实现稀土合金深过冷快速凝固的有效方法之一，然而，为实现稀土合金组织形貌和磁性能的可控调节，上述方法需通过大量实验或复杂装备来揭示稀土合金深过冷快速凝固组织演变规律，实验效率和成本方面存在一定缺陷。基于简单的自由落体装备，在一次实验中获得不同冷却速率和过冷度条件下的深过冷快速凝固稀土合金颗粒，对于分析深过冷快速凝固组织演变规律、提升高性能稀土合金的优化效率至关重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，本专利技术采用简单高效的实验设备，在一次实验中获得不同冷却速率和过冷度条件下的深过冷快速凝固稀土合金颗粒，有助于分析深过冷快速凝固组织演变规律、提升高性能稀土合金的优化效率。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，包括以下步骤：
[0009]将稀土母合金置于石英试管中，对所述稀土母合金进行高频感应加热，得到液态稀土合金；所述石英试管的底部设置有喷嘴；
[0010]在所述石英试管的顶部通入高压气体，所述液态稀土合金通过石英试管底部的喷
嘴形成多个球状稀土合金液滴；
[0011]所述多个球状稀土合金液滴自由下落，进行凝固，得到多个稀土合金颗粒。
[0012]优选地，所述稀土母合金的熔点低于2023K。
[0013]优选地，所述喷嘴的直径为0.1～1.5mm。
[0014]优选地，所述高频感应加热在保护气氛中进行。
[0015]优选地，所述液态稀土合金的温度在其熔点以上0～100K。
[0016]优选地，所述高压气体的压力为5～15MPa。
[0017]优选地，所述多个球状稀土合金液滴的直径不同。
[0018]优选地，所述多个球状稀土合金液滴在凝固过程中，冷却速率独立为2
×
102～7
×
104K/s，过冷度独立为40～400K。
[0019]优选地，所述多个稀土合金颗粒的直径独立为10～1500μm。
[0020]本专利技术提供了一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，本专利技术采用自由落体技术实现稀土合金的高通量深过冷快速凝固，由自由落体技术提供的无容器条件可以缓解稀土合金熔体的异质形核，有助于稀土合金达到深过冷状态，凝固过程的对流换热和热辐射确保大冷却速率条件的实现。本专利技术通过简单高效地调控石英试管底部的喷嘴直径、高压气体压力，能够一次性得到不同直径的球状稀土合金液滴；所述不同直径的球状稀土合金液滴在自由下落中，会实现不同冷却速率、过冷度的高通量深过冷快速凝固。采用本专利技术提供的高通量深过冷快速凝固方法，能够一次性得到不同微观组织形貌的稀土合金，有助于高效研究稀土合金的深过冷快速凝固组织演变规律，提升高性能稀土合金深过冷工艺参数的优化效率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例所使用的基于自由落体的稀土合金高通量深过冷快速凝固装置的结构示意图；图1中1是红外高温计，2是观察窗口，3是高压气路，4是石英试管，5是高频感应加热线圈，6是腔体，7是样品收集装置；
[0022]图2为图1中石英试管的结构示意图；图2中8是喷嘴；
[0023]图3为本专利技术实施例1制备的Nd
10
Fe
84
B6稀土合金颗粒和微观组织形貌图；
[0024]图4为本专利技术实施例2制备的Nd
3.4
Dy
3.3
Y
3.3
Fe
84
B6稀土合金颗粒和微观组织形貌图；
[0025]图5为本专利技术实施例3制备的Nd
3.4
Sm
3.3
Tb
3.3
Fe
84
B6稀土合金颗粒和微观组织形貌图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，包括以下步骤：
[0027]将稀土母合金置于石英试管中，对所述稀土母合金进行高频感应加热，得到液态稀土合金；所述石英试管的底部设置有喷嘴；
[0028]在所述石英试管的顶部通入高压气体，所述液态稀土合金通过石英试管底部的喷嘴形成多个球状稀土合金液滴；
[0029]所述多个球状稀土合金液滴自由下落，进行凝固，得到多个稀土合金颗粒。
[0030]本专利技术将稀土母合金置于石英试管中，对所述稀土母合金进行高频感应加热，得
到液态稀土合金。在本专利技术中，所述稀土母合金的熔点优选低于2023K。在本专利技术中，所述稀土母合金的制备方法优选包括：将原料按目标稀土母合金的成分混合，利用超高真空电弧熔炼技术制备稀土母合金。在本专利技术中，所述原料的纯度优选独立大于99.5wt.％。在本专利技术的具体实施例中，所述稀土母合金为Nd
10
Fe
84
B6、Nd
3.4
Dy
3.3
Y
3.3
Fe
84
B6或Nd
3.4
Sm
3.3
Tb
3.3
Fe
84
B6。
[0031]在本专利技术中，所述石英试管的底部设置有喷嘴。在本专利技术中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土合金的高通量深过冷快速凝固方法，包括以下步骤：将稀土母合金置于石英试管中，对所述稀土母合金进行高频感应加热，得到液态稀土合金；所述石英试管的底部设置有喷嘴；在所述石英试管的顶部通入高压气体，所述液态稀土合金通过石英试管底部的喷嘴形成多个球状稀土合金液滴；所述多个球状稀土合金液滴自由下落，进行凝固，得到多个稀土合金颗粒。2.根据权利要求1所述的高通量深过冷快速凝固方法，其特征在于，所述稀土母合金的熔点低于2023K。3.根据权利要求1所述的高通量深过冷快速凝固方法，其特征在于，所述喷嘴的直径为0.1～1.5mm。4.根据权利要求1所述的高通量深过冷快速凝固方法，其特征在于，所述高频感应加热在保护气氛中进行。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟薇，郑亚鹏，魏炳波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：