一种内辊式单辊快淬制备非晶薄带的方法.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(10)申请公布号CNCN103658575103658575A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310664319.X(22)申请日2013.12.09(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人王波朱晓岗严辉李耳王如志张铭宋雪梅侯育冬朱满康刘晶冰汪浩(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.B22D11/06(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种内辊式单辊快淬制备非晶薄带的方法(57)摘要一种内辊式单辊快淬制备非晶薄带的方法，属于非晶薄带的制备技术领域。采用内辊式辊轮，采用内辊式辊轮为中空的直筒结构，熔体喷射在围绕中心轴旋转的内辊式辊轮的内表面上，内辊式辊轮的内表面为直筒式，使熔体所受离心力的方向由垂直于接触面向上变为垂直于接触面指向接触面内。本发明方法制备的薄带尺寸更薄、表面光洁度更高、性能更好。CN103658575ACN1036587ACN103658575A权利要求书1/1页1.一种内辊式单辊快淬制备非晶薄带的方法，其特征在于，采用内辊式辊轮，采用内辊式辊轮为中空的直筒结构，熔体喷射在围绕中心轴旋转的内辊式辊轮的内表面上，内辊式辊轮的内表面为直筒式，使熔体所受离心力的方向由垂直于接触面向上变为垂直于接触面指向接触面内。2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在内表面边缘非晶薄带冷却自身收缩后用气体喷嘴剥离薄带或卷取设备收集薄带。3.按照权利要求1的方法，其特征在于，辊轮夹层内部通冷却水。2CN103658575A说明书1/5页一种内辊式单辊快淬制备非晶薄带的方法技术领域[0001]本发明属于非晶薄带的制备技术领域，涉及一种新型单辊甩带方法以决解甩带过程中液滴飞溅、难以成带的问题，具体是一种内凹式单辊快淬法。技术背景[0002]单辊快淬法，亦称熔体冷辊旋凝法、连铸薄带法。比德尔(Bedell)发明的生产非晶态条带的方法,如图1和图2所示。熔融金属喷射在高速旋转的冷却辊表面并在重力、润湿作用下铺展形成熔潭；熔潭与冷却辊接触的界面层被急冷而凝固,并随冷却辊一同旋转继续冷却形成金属薄带；金属薄带自身收缩和离心力作用下脱离辊轮轮缘面【先春春、李德荣.平面流铸技术熔潭的特性[J].哈尔滨工业大学学报，2000，24（4）：273‐274】。[0003]F摩擦力：辊轮与熔体接触面形成一层薄凝固层并附着在辊轮表面并受转动辊轮加速，熔体中存在速度梯度，与辊轮接触面速度较大、自由面速度较小，熔体内部相互运动所受的力，表示为F摩擦力。[0004]F附着力：指某种材料附着于另一种材料表面的能力，在这具体指熔体附着在辊轮表面的能力。[0005]F离心力：熔体金属被辊轮加速随辊轮转动，而产生脱离旋转中心的离心力。[0006]在单辊快淬法甩带过程中熔体受离心力F离心力、附着力F附着力、切向应力F摩擦力共同作用。[0007]熔潭：是指熔体金属从喷嘴出来在辊轮表面行成一定形状的液固金属拓展区，在这个区域内完成熔体金属铺展、凝固。[0008]辊轮高速旋转给熔潭提供了一个切向应力F摩擦力并带动熔潭向相同方向移动。图3是熔体抽拉非晶丝初始熔潭形貌（实线）和制备非晶丝过程中熔潭形貌（虚线），从图中可以看出熔体抽拉过程中熔融母合金与辊轮之间的润湿与静态润湿有明显的区别【余胜胜,孙剑飞.CoFeSiB合金熔体抽拉成丝特性研究[D].哈尔滨工业大学（哈尔滨）,2011：5‐6】。在熔体抽拉过程中，熔潭形貌沿着辊轮转动的方向发生剧烈变化；同时润湿角由静态润湿角θe变为上游接触角θu和下游接触角θd，其中能够反映熔融母合金在辊轮上的动态润湿性的是θd。θd越小，动态润湿性越好，熔潭越往轮盘转动的方向发生变化。S.olsen等【M.Allahverdi,RobinA.L.Drew,Strom‐Olsen.WettingandmeltextractioncharacteristicsofZrO2‐Al2O3basedmaterials[J].JournalofAmericanCeramicSociety.1997,80:2910‐2916】发现虽然静态润湿性很差（润湿角达140°‐160°），但切向应力的存在导致动态润湿角很小，润湿能力得以改善。M.Allahverdi等【黄诗英.单辊急冷法形成非晶态薄带的动力学方程组及其验证Ⅲ[J].仪表材料.，1985,18(4):160‐164】通过高速摄影技术获得了不同轮盘转速下的熔融金属液滴的动态润湿及熔潭形貌，熔池长度L和厚度δ；随着轮速V的增加切向应力F摩擦力增加，熔体铺展面积