用于生产非晶质合金板的方法以及使用该方法生产的非晶质合金板技术

本发明专利技术提供了一种在低生产成本下生产具有高质量的块状非晶质合金板的方法，通过该方法在没有使用其它附加工艺的情况下可以直接把合金熔体转变成板状。该方法包括：制备含有合金成分的熔体；将熔体加入到彼此反方向旋转的两个辊之间限定的缝隙中，并且每个辊都装备有热交换装置；以及当熔体通过两个辊之间限定的缝隙时，使用比将熔体转变成非晶固体相的临界冷却速度更高的冷却速度冷却该熔体。本发明专利技术也提供了在低生产成本下生产高质量块状非晶质合金板的装置以及块状非晶质合金板。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生产非晶质或非晶态合金的方法，具体而言，是涉及一种用于生产块状(bulk)非晶质合金板的方法。
技术介绍
非晶质合金是一种由于扰乱了原子的排列而不具有结晶性的类液相微观结构的材料，而且不包含晶体缺陷如晶界和错位，这不同于传统的晶体合金。因此，非晶质合金是一种在机械性能如强度、磁性、耐腐蚀性等等方面显著改善的材料。由于上述优异性能，而增加了对于非晶质合金材料的兴趣，尤其地，作为新材料的非晶质合金板能够在不同的工业领域包括航空航天工业、核能设备工业和国防工业中用于各种目的。然而，尽管在许多的工业领域都有需求，但是对于规模生产非晶质合金板的效率和工业适用方法仍旧没有得到发展。至于用于生产非晶质合金的传统方法，采用压模浇铸法和硬模铸造(permanent mold casting)。然而，压模浇铸法和硬模铸造不适用于规模生产可用于各种目的的非晶质合金板，而且没有成本效率。熔体纺丝工艺是另一种用于生产非晶质合金的传统方法。然而，因为这种工艺打算用于生产厚度约为0.05mm或更薄的超薄型条状形式的非晶质合金材料产，因此该工艺不适合于生产块状非晶质合金板。带坯连铸工艺是把金属材料制备成板状形式的方法。该方法具有如设备投资成本低、能耗低、以及相对于原材料有高的成品比例的优点。然而，传统的带坯连铸工艺已经理解为不适用于非晶质合金板的生产，因此没有关于使用传统带坯连铸工艺生产非晶质合金板的实例的报道。甚至传统带坯连铸工艺可以用于生产非晶质合金板的可能性也被否认了。因此，为了使具有优良性能的块状非晶质合金在更多各种各样工业领域应用于更多目的，需要发展在低生产成本下用于批量生产具有多用途的板状形式的块状非晶质合金的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在低生产成本下用于生产具有高质量的块状非晶质合金板的方法，通过该方法把熔化的合金直接地转变成板状而没有应用其它附加工艺。本专利技术也提供了一种用于在低生产成本下生产高质量块状非晶质合金板的装置以及一种块状非晶质合金板。附图说明图1所示为用于生产根据本专利技术的非晶质合金板的方法；图2所示为用于生产根据本专利技术实施方案的非晶质合金板的装置示意图；图3所示为在图2所示装置的两个辊中将非晶质合金熔体转变成板状的图。图4示出了调节在图2装置中的两个辊之间的缝隙的图；图5所示为根据通过水平线和连接两个辊各自的旋转中心的直线所限定的角度，图2装置中的两个辊的安装结构的实例；图6所示为根据本专利技术实施例生产的非晶质合金板的X射线衍射图；和图7所示为根据本专利技术实施例生产的非晶质合金板的微观结构的光学显微照片；具体实施方式一种用于生产根据本专利技术的非晶质合金板的方法，它包括制备包含合金成分的熔体；把熔体送入到由两个彼此反方向旋转的辊之间限定的缝隙内，并且每个辊都装备有热交换装置；以及当熔体通过两个辊之间所限定的缝隙时，用比将熔体转变成非晶质固相的临界冷却速度更高的冷却速度冷却熔体。一种用于生产根据本专利技术的非晶质合金板的装置，它包括坩锅，用于接收包含合金成分的熔体，而且该坩锅装备有熔体出口；两个辊，当熔体通过两个辊之间所限定的缝隙时，每个都装备有热交换装置以比用于将熔体转变成非晶质固相的临界冷却速度更高的冷却速度冷却熔体；和连接通道，用于使熔体从坩锅的熔体出口流向两个辊之间限定的缝隙中。在下文中将详细描述用于生产根据本专利技术的非晶质合金板的方法；图1示意性地示出了用于生产根据本专利技术的非晶质合金板的方法。例如，使用装备有适合于熔融合金成分的加热装置并且具有可密封的坩锅的熔炉进行制备熔体的步骤。在熔炉中配备的加热装置可以以加热方式进行，如电阻加热、电弧加热、感应加热、红外线加热、电子束加热、以及激光加热，但是并不局限于这些方式。制备熔体的步骤可以在惰性的或非惰性气氛中进行。至于一些特殊的合金，非结晶化要求惰性气氛。在这种情况下，优选在惰性气氛中进行制备熔体的步骤。在使用上述熔炉进行制备熔体步骤的情况下，惰性气氛可以通过把惰性气体加入到熔炉中来实现。在此处使用的惰性气体的实例包括氦、氖、氩、氪、氙、氡、氮或它们的混合物。另外，惰性气氛可以通过把可密封坩锅保持在真空状态下来实现。制备熔体的步骤还可以按特殊合金的要求在其它的特殊气氛中进行。在这种情况下，形成这种特殊气氛所需要的气体注入到坩锅中。这样制备的熔体注入到两个彼此反方向旋转的辊之间所限定的缝隙中，并且每个辊都装备有热交换装置。根据本专利技术的实施方案，熔炉具有熔体喷嘴，该喷嘴位于两个辊附近。熔体通过熔体喷嘴加入到两个辊之间限定的缝隙中。加入到两个辊之间限定的缝隙中的熔体以比用于将熔体转变成非晶相的临界冷却速度更高的冷却速度冷却。为了完成这种快速冷却，两个辊由具有优良导热性能的材料制成并且装备有热交换装置。铜-基合金材料可以用作用于两个辊的优良导热材料，但并不限制于这些。例如，安装在两个辊中的热交换装置可以是用于冷却液流动的回路，但并不局限于这些。冷却液可能是冷却水或冷却油。两个辊的直径和转速没有特殊的限制。然而，考虑到热传递，在两个辊的圆周上的线速度可以大约为1～10cm/sec。而且，两个辊之间的缝隙也没有特殊的限制。然而，考虑到热传递和/或所需板的厚度，两个辊之间的缝隙可以在0.5～20mm范围内。只要本专利技术的目的可以实现，两个辊之间的缝隙也可以小于0.5mm或大于20mm。另外，辊的宽度也没有特殊的限制。辊的宽度可以根据所需板的最大宽度而恰当确定。通常，用于非晶相形成的临界冷却速度根据合金类型而变化。用于特殊合金的恰当的冷却速度可以通过调节冷却液的循环速度、两个辊的转速、两个辊之间的缝隙、熔体的温度等来实现。熔体通过上述快速冷却铸成非晶质合金板，然后从辊中取出。由于通过两个辊的轧制作用，防止了裂缝和空气隙的产生，这是通过X射线衍射和显微镜图像分析结果确定的。在本专利技术方法中，如果加入到两个辊之间限定的缝隙中的熔体温度太低，则熔体给料不能顺利进行，因此，难以生产薄板。另一方面，如果温度过高，则即使使用了两个辊和热交换装置，熔体也不能充分地冷却，因此，也难以生产非晶质的薄板。如果两个辊的表面温度太低，则熔体不能以均匀比例冷却，因此，熔体的填料不能顺利进行。此外，可能在形成薄板的边缘引起裂缝。另一方面，如果温度过高，难以获得临界冷却速度以上的冷却速度。如果两个辊的转速太慢，则可能在非晶固体合金完全地离开辊之前熔体就可能固化了，因此，辊的运行可能中止。另一方面，如果转速过快，则不能充分地实现均匀冷却，因此，难以生产具有高质量的薄板。如果两个辊之间的缝隙过小，则难以生产块状非晶质合金板。此外，由于熔体的过度给料，其它的加工因素可能有不利的影响。同时，可能在形成薄板的边缘引起裂缝。另一方面，如果缝隙太大，则可能形成过厚的板，因此，在薄板的中心部分不能实现在临界冷却速度以上的冷却速度。结果，难以获得均匀的、高质量的非晶质合金。作为说明性实例，在包括45～49原子％的Cu、32～34原子％的Ti、10～13原子％的Zr、5～7原子％的Ni、1～3原子％的Sn、以及0.5～2原子％的Si的铜-基非晶质合金情况下，注入到两个辊之间限定的缝隙中的熔体温度可以设定为500～1500℃，两个辊的表面温度大约在15～30℃的范围，两个辊的转速大约为1～10cm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产非晶质合金板的方法，该方法包括如下：制备含有合金成分的熔体；将熔体加入到彼此反方向旋转的两个辊之间限定的缝隙中，并且每个辊都装备有热交换装置；和当熔体通过所述两个辊之间限定的缝隙时，使用比将熔体转变成非晶 固体相的临界冷却速度更高的冷却速度冷却熔体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李汀求，朴圣秀，李东根，金洛俊，朴永秀，李圣鹤，金昌圭，李翰尚，
申请(专利权)人：学校法人浦项工科大学校，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]