一种锆基非晶薄带材连续制备的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109957732A(43)申请公布日2019.07.02(21)申请号201910276763.1(22)申请日2019.04.08(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人袁国张晨阳张元祥王洋康健李振磊王黎筠王国栋(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.C22C45/10(2006.01)B22D11/06(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图6页(54)发明名称一种锆基非晶薄带材连续制备的方法(57)摘要本发明属于非晶合金制备领域，具体涉及一种使用双辊法连续制备锆基非晶合金薄带材的方法。该方法将合金原料或初步制得的母合金在真空感应熔炼炉中熔炼获得锆基非晶母合金熔体，控温达到要求后，充入氩气并打开真空感应熔炼炉与中间包间的闸板阀，将熔体通过预热流道导入具有高纯氩气保护的中间包内。中间包的控流塞棒打开后，合金熔体经布流嘴均匀布流后注入铸辊辊缝中，通过水冷铸辊冷却成形为非晶带材，非晶带材经排辊继续冷却并导入卷取设备。整个铸轧-冷却-卷取过程在高纯氩气保护的铸机腔体内完成。本发明中非晶形成过程流程短、冷速快且制备过程连续化，利用本发明的方法可高效、连续地制备锆基非晶薄带材，促进锆基非晶合金的应用。CN109957732ACN109957732A权利要求书1/1页1.一种锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)按设定成分熔炼母合金，其成分为：(ZraHfbCucAldNieTifYg)100-xOx，a、b、c、d、e、f、g、x为原子百分比，其中30≤a≤75；0≤b≤2；10≤c≤45；0≤d≤25；0≤e≤15；0≤f≤20；0≤g≤3；0.001＜x≤1；将合金原料或初步制得的母合金放入熔炼坩埚中熔炼至完全熔化，熔化后继续熔炼，在高于合金熔点200℃以上的温度下熔炼5～20min，使合金充分熔化；(2)将合金熔体通过预热的导流管导入中间包内，中间包温度高于合金熔点100～300℃，使合金在中间包内均温，浇铸时控制合金过热度为100～300℃；(3)非晶薄带成形过程：打开塞棒，将合金熔体经过预热的布流嘴均匀布流到铸辊辊缝中，使合金快速冷却铸轧成形；铸轧过程中，合金通过铸辊传热快速冷却，其冷却速度为500～75000℃/s，通过控制铸轧速度为0.01～3m/s、铸轧力大小控制为每1cm宽度铸带的铸轧力为2～15kN，铸辊辊缝开口宽度设置为0.1～2mm，来调控合金薄带出辊温度，并将合金出辊温度控制在小于合金的晶化温度Tx；(4)合金铸带经排辊再次冷却并导入卷取机成卷；铸带制备过程中，整个铸轧-冷却-卷取过程在高纯氩气保护的铸机腔体内完成。2.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，使用双辊法连续快速的制备0.1～2mm厚度的锆基非晶合金薄带。3.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，母合金熔炼过程和均温存储过程都在＜0.1Pa的高真空或体积纯度≥99.999％的高纯氩气保护氛围下进行的；铸轧过程在体积纯度≥99.9％的氩气保护氛围下进行。4.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，熔炼坩埚中，直接使用合金原料进行熔炼，或者使用已熔炼好的母合金进行熔化。5.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，通过布流嘴下端的布流口尺寸、铸辊辊缝值、铸轧速度、铜质铸辊、钢质铸辊、铸辊冷却水量的铸轧工艺参数控制凝固冷却速度达到500～75000℃/s。6.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，布流嘴下端的布流口设计为矩形或一排圆形，矩形宽度为0.2～1mm，圆形直径为0.5～2mm；布流方式分为三种：直接注入辊缝法、单侧浇涂法或双侧浇涂法；布流口材质为不易与合金熔体反应的SiO2或BN。7.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，布流嘴的预热温度范围为900～1200℃，导流管的预热温度范围为900～1000℃。8.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，薄带铸轧过程中，通过控制合金流量控制铸辊上部的合金熔池高度稳定，并将合金熔池表面沿铸辊辊径方向的宽度控制在20mm以内。9.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，铸辊采用导热性好的铜质或钢质合金制备，其铸辊辊径为220mm～510mm，辊面粗糙度Ra≤10μm。10.根据权利要求1所述的锆基非晶薄带材连续制备的方法，其特征在于，铸辊冷却水进水温度控制在5～12℃，出