专利名称：一种快速凝固制备非晶薄带的方法
技术领域：
本发明涉及采用快速凝固技术制备非晶薄带的方法。
背景技术：
快速凝固法是制备非晶态材料的方法之一，其原理是将液态金属、非金属、合金等物质急冷，从而把液态的结构冻结下来，获得非晶态物质。快速凝固装置有很多种类型，其中单辊法是目前工业生产中广泛采用的方法，它的主要部分是一个熔池和一个旋转的冷却体，将金属、非金属、合金用电炉或高频炉融化，并用惰性气体加压使熔料从坩埚的喷嘴中喷到旋转的冷却体上，在接触表面凝固成非晶，用惰性气体将非晶剥离成薄带。用该法生产的薄带的宽度可达100mm以上，长度可达100m以上。但是，上述单辊法生产薄带技术存在以下问题(1)喷出的液体只能接触冷却体外周周长的四分之一，冷却时间短；(2)剥离出的薄带的长度有限，超过一定长度，薄带容易绞在一起，不宜卷带。
发明内容
本发明要解决的问题是克服现有快速凝固法制备非晶技术的不足，提供一种延长喷射液体与冷却体接触时间、喷射与卷带同时进行的非晶制备方法，该方法可生产无限长的非晶薄带。
本发明的技术解决方案是一种快速凝固制备非晶薄带的方法，其特征在于具体步骤为(1)将冷却体设计成滚筒环形，熔池置于冷却体环内，熔融的液体垂直喷射到滚筒内壁；(2)在冷却体环内安装一弹性旋转轴，轴外周涂少许粘液，以粘住最初的薄带，轴以一定的速度旋转，将产生的薄带绕在轴上；(3)根据内环与旋转轴的半径比，调节两者的相对转速，使喷射与绕带同时进行；(4)将旋转轴抽出冷却体，使薄带可达无限长。
所述的冷却体为所有具有冷却作用的金属材料、合金材料及非金属材料。
所述的冷却体内径为100mm-5m，外径≥0.01m，转速≥0.1rpm。
所述的熔融液体为金属材料、合金材料、非金属材料、非金属混合材料以及金属与非金属混合材料。
本发明通过滚筒内壁紧密接触方法，使熔融液体快速冷却成非晶薄带，通过旋转轴将产生的薄带自动卷带，调整旋转轴位置，可以延长喷射液体与冷却体接触时间，提高非晶质量，将旋转轴抽出冷却体外，喷射与卷带可以同时进行，生产的薄带可达无限长(理论上)。
本发明与现有技术相比具有以下优点(1)喷射的液体在冷却体上停留的时间可根据需要最大延长到接近一周，扩大冷却体内径，可以使喷射体与冷却体接触时间大大延长。
(2)利用旋转轴自动绕带，与现有快速凝固技术相比，避免了薄带的互相缠绕，简化了最终的整理工序，提高生产效率。
(3)将旋转轴抽出冷却体外，可制备无限长非晶带。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施例方式
如图1、2所示，将融池1置于滚筒冷却体2内，用惰性气体3将融液喷射在冷却体2的内壁，喷射液体6与冷却体接触半周后，用旋转轴4自动卷带，外加冷却水装置5使冷却体的效果更好，旋转轴4可以安装在冷却体2内的任意位置，冷却体2的内径为100mm-5m，外径≥0.01m，转速≥0.1rpm。冷却体2为具有冷却作用的金属材料如铜、合金材料及非金属材料，熔融液体为金属合金材料、非金属材料、非金属混合材料以及金属与非金属混合材料，如Cu-Zr合金、Fe-B等，融池1为石英管、刚玉坩埚等耐热容器。
实施例1，制备Zr-Al-Ni非晶合金，原材料为经过熔炼的Zr-Al-Ni合金，熔池为石英管，冷却体铜的内径为1m，外径为1.5m，旋转轴直径为0.5m。
具体制备过程为(1)将Zr-Al-Ni合金放入石英管中，调整好石英管的位置；(2)抽真空至真空度10-4Pa；(3)充纯氩气至-0.5Pa；(4)打开转速旋钮，调整铜环和旋转轴转速，使其分别为3000rpm和6000rpm；(5)加热使合金完全熔化，用纯氩气喷射；(6)让旋转轴迅速接触冷却体内壁，粘住薄带，将旋转轴抽出冷却体外。
实施例2，制备CaO-Al2O3非晶薄带，原材料为混合均匀并经过烧结处理的CaO和Al2O3粉末，融池为α-Al2O3坩埚，冷却体铜的内径为1m，外径为1.5m，旋转轴直径为0.5m。如图2所示制备CaO-Al2O3非晶薄带的过程为(1)将混合均匀的CaO-Al2O3块放入氧化铝坩埚中，调整好坩埚的位置；(2)调整铜环和旋转轴转速，使其分别为4000rpm和8000rpm；(3)加热使CaO-Al2O3完全熔化后，用气体喷射；(4)让旋转轴迅速接触冷却体内壁，粘住薄带，将旋转轴抽出冷却体外。
权利要求
1.一种快速凝固制备非晶薄带的方法，其特征在于具体步骤如下(1)将冷却体设计成滚筒环形，熔池置于冷却体环内，熔融液体垂直喷射到滚筒内壁；(2)在冷却体环内安装一弹性旋转轴，轴外周涂少许粘液，以粘住最初的薄带，轴以一定的速度旋转，将产生的薄带绕在轴上；(3)根据内环与旋转轴的半径比，调节两者的相对转速，使喷射与绕带同时进行；(4)将旋转轴抽出冷却体，使薄带可达无限长。
2.根据权利要求1所述的快速凝固制备非晶薄带的方法，其特征在于所述的冷却体为具有冷却作用的金属材料、合金材料及非金属材料。
3.根据权利要求1所述的快速凝固制备非晶薄带的方法，其特征在于所述步骤(1)中的熔融液体为金属材料、合金材料、非金属材料、非金属混合材料以及金属与非金属混合材料。
4.根据权利要求1所述的快速凝固制备非晶薄带的方法，其特征在于所述的冷却体内径为100mm-5m，外径≥0.01m，转速≥0.1rpm。
5.根据权利要求1所述的快速凝固制备非晶薄带的方法，其特征在于所述的旋转轴安装在冷却体环内任意位置。
全文摘要
一种快速凝固制备非晶薄带的方法，首先将冷却体设计成滚筒环形，熔池置于冷却体环内，熔融的液体垂直喷射到滚筒内壁；然后，在冷却体环内安装一弹性旋转轴，轴外周涂少许粘液，以粘住最初的薄带，轴以一定的速度旋转，将产生的薄带绕在轴上；根据内环与旋转轴的半径比，调节两者的相对转速，使喷射与绕带同时进行；最后将旋转轴抽出冷却体，使薄带可达无限长。本发明喷射的液体在冷却体上停留的时间可根据需要最大延长到接近一周，扩大冷却体内径，可以使喷射体与冷却体接触时间大大延长；利用旋转轴自动绕带，与现有快速凝固技术相比，避免了薄带的互相缠绕，简化了最终的整理工序，提高生产效率，并且可制备无限长非晶带，生产工艺简单，效率高。
文档编号B22D11/06GK1751825SQ20041000958
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者章安玉, 门华, 张涛 申请人:北京航空航天大学