專利名稱：一種快速凝固制備非晶薄帶的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用快速凝固技術制備非晶薄帶的方法。
背景技術：
快速凝固法是制備非晶態(tài)材料的方法之一，其原理是將液態(tài)金屬、非金屬、合金等物質急冷，從而把液態(tài)的結構凍結下來，獲得非晶態(tài)物質。快速凝固裝置有很多種類型，其中單輥法是目前工業(yè)生產中廣泛采用的方法，它的主要部分是一個熔池和一個旋轉的冷卻體，將金屬、非金屬、合金用電爐或高頻爐融化，并用惰性氣體加壓使熔料從坩堝的噴嘴中噴到旋轉的冷卻體上，在接觸表面凝固成非晶，用惰性氣體將非晶剝離成薄帶。用該法生產的薄帶的寬度可達100mm以上，長度可達100m以上。但是，上述單輥法生產薄帶技術存在以下問題(1)噴出的液體只能接觸冷卻體外周周長的四分之一，冷卻時間短；(2)剝離出的薄帶的長度有限，超過一定長度，薄帶容易絞在一起，不宜卷帶。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題是克服現有快速凝固法制備非晶技術的不足，提供一種延長噴射液體與冷卻體接觸時間、噴射與卷帶同時進行的非晶制備方法，該方法可生產無限長的非晶薄帶。
本發(fā)明的技術解決方案是一種快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于具體步驟為(1)將冷卻體設計成滾筒環(huán)形，熔池置于冷卻體環(huán)內，熔融的液體垂直噴射到滾筒內壁；(2)在冷卻體環(huán)內安裝一彈性旋轉軸，軸外周涂少許粘液，以粘住最初的薄帶，軸以一定的速度旋轉，將產生的薄帶繞在軸上；(3)根據內環(huán)與旋轉軸的半徑比，調節(jié)兩者的相對轉速，使噴射與繞帶同時進行；(4)將旋轉軸抽出冷卻體，使薄帶可達無限長。
所述的冷卻體為所有具有冷卻作用的金屬材料、合金材料及非金屬材料。
所述的冷卻體內徑為100mm-5m，外徑≥0.01m，轉速≥0.1rpm。
所述的熔融液體為金屬材料、合金材料、非金屬材料、非金屬混合材料以及金屬與非金屬混合材料。
本發(fā)明通過滾筒內壁緊密接觸方法，使熔融液體快速冷卻成非晶薄帶，通過旋轉軸將產生的薄帶自動卷帶，調整旋轉軸位置，可以延長噴射液體與冷卻體接觸時間，提高非晶質量，將旋轉軸抽出冷卻體外，噴射與卷帶可以同時進行，生產的薄帶可達無限長(理論上)。
本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點(1)噴射的液體在冷卻體上停留的時間可根據需要最大延長到接近一周，擴大冷卻體內徑，可以使噴射體與冷卻體接觸時間大大延長。
(2)利用旋轉軸自動繞帶，與現有快速凝固技術相比，避免了薄帶的互相纏繞，簡化了最終的整理工序，提高生產效率。
(3)將旋轉軸抽出冷卻體外，可制備無限長非晶帶。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1、2所示，將融池1置于滾筒冷卻體2內，用惰性氣體3將融液噴射在冷卻體2的內壁，噴射液體6與冷卻體接觸半周后，用旋轉軸4自動卷帶，外加冷卻水裝置5使冷卻體的效果更好，旋轉軸4可以安裝在冷卻體2內的任意位置，冷卻體2的內徑為100mm-5m，外徑≥0.01m，轉速≥0.1rpm。冷卻體2為具有冷卻作用的金屬材料如銅、合金材料及非金屬材料，熔融液體為金屬合金材料、非金屬材料、非金屬混合材料以及金屬與非金屬混合材料，如Cu-Zr合金、Fe-B等，融池1為石英管、剛玉坩堝等耐熱容器。
實施例1，制備Zr-Al-Ni非晶合金，原材料為經過熔煉的Zr-Al-Ni合金，熔池為石英管，冷卻體銅的內徑為1m，外徑為1.5m，旋轉軸直徑為0.5m。
具體制備過程為(1)將Zr-Al-Ni合金放入石英管中，調整好石英管的位置；(2)抽真空至真空度10-4Pa；(3)充純氬氣至-0.5Pa；(4)打開轉速旋鈕，調整銅環(huán)和旋轉軸轉速，使其分別為3000rpm和6000rpm；(5)加熱使合金完全熔化，用純氬氣噴射；(6)讓旋轉軸迅速接觸冷卻體內壁，粘住薄帶，將旋轉軸抽出冷卻體外。
實施例2，制備CaO-Al2O3非晶薄帶，原材料為混合均勻并經過燒結處理的CaO和Al2O3粉末，融池為α-Al2O3坩堝，冷卻體銅的內徑為1m，外徑為1.5m，旋轉軸直徑為0.5m。如圖2所示制備CaO-Al2O3非晶薄帶的過程為(1)將混合均勻的CaO-Al2O3塊放入氧化鋁坩堝中，調整好坩堝的位置；(2)調整銅環(huán)和旋轉軸轉速，使其分別為4000rpm和8000rpm；(3)加熱使CaO-Al2O3完全熔化后，用氣體噴射；(4)讓旋轉軸迅速接觸冷卻體內壁，粘住薄帶，將旋轉軸抽出冷卻體外。
權利要求
1.一種快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于具體步驟如下(1)將冷卻體設計成滾筒環(huán)形，熔池置于冷卻體環(huán)內，熔融液體垂直噴射到滾筒內壁；(2)在冷卻體環(huán)內安裝一彈性旋轉軸，軸外周涂少許粘液，以粘住最初的薄帶，軸以一定的速度旋轉，將產生的薄帶繞在軸上；(3)根據內環(huán)與旋轉軸的半徑比，調節(jié)兩者的相對轉速，使噴射與繞帶同時進行；(4)將旋轉軸抽出冷卻體，使薄帶可達無限長。
2.根據權利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述的冷卻體為具有冷卻作用的金屬材料、合金材料及非金屬材料。
3.根據權利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述步驟(1)中的熔融液體為金屬材料、合金材料、非金屬材料、非金屬混合材料以及金屬與非金屬混合材料。
4.根據權利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述的冷卻體內徑為100mm-5m，外徑≥0.01m，轉速≥0.1rpm。
5.根據權利要求1所述的快速凝固制備非晶薄帶的方法，其特征在于所述的旋轉軸安裝在冷卻體環(huán)內任意位置。
全文摘要
一種快速凝固制備非晶薄帶的方法，首先將冷卻體設計成滾筒環(huán)形，熔池置于冷卻體環(huán)內，熔融的液體垂直噴射到滾筒內壁；然后，在冷卻體環(huán)內安裝一彈性旋轉軸，軸外周涂少許粘液，以粘住最初的薄帶，軸以一定的速度旋轉，將產生的薄帶繞在軸上；根據內環(huán)與旋轉軸的半徑比，調節(jié)兩者的相對轉速，使噴射與繞帶同時進行；最后將旋轉軸抽出冷卻體，使薄帶可達無限長。本發(fā)明噴射的液體在冷卻體上停留的時間可根據需要最大延長到接近一周，擴大冷卻體內徑，可以使噴射體與冷卻體接觸時間大大延長；利用旋轉軸自動繞帶，與現有快速凝固技術相比，避免了薄帶的互相纏繞，簡化了最終的整理工序，提高生產效率，并且可制備無限長非晶帶，生產工藝簡單，效率高。
文檔編號B22D11/06GK1751825SQ20041000958
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月20日 優(yōu)先權日2004年9月20日
發(fā)明者章安玉, 門華, 張濤 申請人:北京航空航天大學