專利名稱：鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的金屬凝固以及合金熔體的流動和充型特性的測試方法及其裝置。
背景技術(shù)：
:非晶態(tài)合金的主要特點是原子的三維空間呈拓?fù)錈o序狀的排列，結(jié)構(gòu)上它沒有晶界與堆垛層錯等缺陷存在，但原子的排列也不像理想氣體那樣完全無序。非晶態(tài)合金是以金屬鍵作為其結(jié)構(gòu)特征，雖然不存在長程有序，但在幾個晶格常數(shù)范圍內(nèi)保持短程有序[文獻(xiàn)1，王一禾，楊膺善主編.非晶態(tài)合金.冶金工業(yè)出版社.北京.1989.6，pp9]。理論上講，如果合金熔體以104°C _106°C /秒或更快的冷卻速率凝固時，就可以獲得非晶態(tài)合金。但在實際制備非晶態(tài)合金時，很難達(dá)到上述的冷卻速率。只有將熔化的合金熔體噴射到具有良好導(dǎo)熱能力的水冷銅基盤上，才能獲得接近104°C _106°C /秒的冷卻速率。因此，早期的非晶態(tài)合金只能以微米級的粉末或薄帶形式存在。最早的非晶態(tài)合金是Duwez在1960年采用銅棍快淬技術(shù)制備的AuSi非晶態(tài)合金薄帶[文獻(xiàn)2, ff.Klement, R.H.Wilensj and Duwez, Non-Crystalline Structure In Solidified Gold-SiliconAlloys，Nature, I960, vol.187，pp867_870]。受冷卻速率的制約，這一時期的非晶態(tài)合金主要是低維的粉末和薄帶材料，其應(yīng)用受到極大的限制。直到1993年美國加州理工學(xué)院的W.L.Johnson課題組發(fā)現(xiàn)的ZrTiCuNiBe非晶合金體系具有極大的玻璃形成能力，特別是其中的Zr41.2Ti13.8Cu12.5Niia(lBe22.5成分的合金，采用金屬銅模鑄造方法，在冷卻速率小于10°c /秒的情況下獲得了直徑大于14mm的Zr基塊體非晶合金鑄棒[文獻(xiàn)3,A.Peker andW.L.Johnson, A Highly Processable Metallic Glass:Zr41 2Ti13 8Cu12 5Ni10 0Be22 5，Appl.Phys.Lett, 1993, vol.63, pp2342_2344]。這一非晶合金體系的發(fā)現(xiàn),極大地推動了塊體非晶合金的發(fā)展。但是，在過去的20年間，人們對塊體非晶合金的研究，大都集中在非晶合金體系的探索、非晶形成能力以及建立各種各樣的成分判據(jù)方面；在塊體非晶合金制備技術(shù)方面，使用最多的是非自耗 電弧爐熔煉與金屬銅模鑄造相結(jié)合的技術(shù)(以下稱非自耗電弧爐熔煉銅模鑄造)和非自耗電弧爐熔煉與石英管水淬相結(jié)合的技術(shù)(以下稱非自耗電弧爐熔煉石英管水淬)，所制備的塊體非晶合金也多為幾個毫米直徑的小樣品，主要用于開展塊體非晶合金的非晶形成能力、非晶合金的穩(wěn)定性、非晶合金的物性、變形行為和斷裂機制等基礎(chǔ)理論方面的研究，關(guān)于面向工程應(yīng)用的塊體非晶合金鑄造成型的研究還鮮見報道。由于塊體非晶合金結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了其在鑄造成型過程中合金熔體的凝固行為與傳統(tǒng)的晶態(tài)合金有很大的不同。晶態(tài)合金在凝固過程中伴隨結(jié)晶的發(fā)生會放出結(jié)晶潛熱，有利于合金熔體的流動和充型。塊體非晶合金熔體的凝固則需要快速冷卻越過結(jié)晶過程而直接進(jìn)入固態(tài)，因此在鑄造成型時，其合金熔體的流動和充型規(guī)律還有待認(rèn)識和了解
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是提供一種成本低、能有效控制熔體溫度和爐體內(nèi)壓力的鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試方法及其裝置。本發(fā)明的方法主要是采用中頻感應(yīng)真空熔煉爐和氧化鋁陶瓷坩堝進(jìn)行合金熔煉，用本發(fā)明的塊體非晶合金熔體流動性測試裝置，在不同溫度、不同壓力、不同不銹鋼圓管直徑的工藝條件下，對已熔化的塊體非晶合金熔體進(jìn)行吸鑄，獲得不同流動長度的塊體非晶合金鑄棒，通過非晶合金鑄棒的長度便可知道該合金的流動性。本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:一、流動性測試裝置本發(fā)明的流動性測試裝置主要包括:中頻感應(yīng)真空熔煉爐、真空機構(gòu)、流動性測試機構(gòu)及紅外測溫機構(gòu)。其中，中頻感應(yīng)真空熔煉爐的真空室內(nèi)設(shè)有石墨保溫套，在該保溫套外設(shè)與熔煉爐控制柜相連的感應(yīng)加熱器，在保溫套內(nèi)設(shè)有氧化鋁陶瓷坩堝，該坩堝內(nèi)可置有合金。在上述熔煉爐的真空室側(cè)壁上設(shè)有通孔，其通過帶閥的管路與分子泵相連，該分子泵又分別與真空控制柜和一根支管相連，該支管一支與羅茨泵和機械泵相連，另一支通過電磁閥與熔煉爐的真空室相連。在熔煉爐上開口設(shè)有密封爐蓋，該爐蓋設(shè)有中心通孔，其內(nèi)插有吸鑄模具，該模具為兩端封閉的一段管，該模具的上端設(shè)有進(jìn)水孔，穿過并固定在該進(jìn)水孔上的進(jìn)水管位于管內(nèi)的一端伸至模具下端附近，位于模具外的一端可與外界給水管相連。在模具壁上部設(shè)有出水孔，使進(jìn)入模具對吸鑄管冷卻的水由該孔排出。在上述模具內(nèi)還設(shè)有吸鑄管，其為內(nèi)徑不同的1-6根穿過模具上下兩端通孔并固定于其上的等長不銹鋼管，其伸出模具下端的管子為自由端，其伸出模具上端的管子通過密封件置于頂端密封室內(nèi)。該頂端密封室設(shè)有紅外測溫儀，該紅外測溫儀與數(shù)據(jù)采集機構(gòu)相連，用于測量在吸鑄過程中塊體非晶合金熔體前沿的溫度變化。上述頂端密封室設(shè)有與真空管路一端相連的開口，該真空管路的另一端通過電磁閥與真空罐相連。在上述模具外面設(shè)有控制模具上下運動的升降鎖緊機構(gòu)，為防止上下移動模具調(diào)節(jié)吸鑄管與合金熔體液面的高度時產(chǎn)生壓力變化，在模具外面還設(shè)有固定在爐蓋上的動密封組件。二、流動性測試方法1、測試用的鋯基塊體非晶合金，其分別為:(I) ZrTiCuNiBe 非晶合金，其化學(xué)成分范圍為(at%):Zr38_55、Ti9_14、Cu8_13、Ni9-ll、Bel8-24。(2) ZrNiAlCu 非晶合金，其化學(xué)成分范圍為(at%):Zr50_65、A18-11、Ni5_9、Cul9-30。2、測試方法(I)裝料將在非自耗電弧熔煉爐中熔煉的鋯基合金錠，放入中頻感應(yīng)真空熔煉爐的氧化鋁陶瓷坩堝中，合上爐蓋。(2)抽真空合上爐蓋后，通過升降鎖緊機構(gòu)調(diào)整好流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管的高度并鎖緊以防止其下滑。然后接通中頻感應(yīng)真空熔煉爐和流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管的冷卻循環(huán)水通路，關(guān)閉所有閥門，接通真空機構(gòu)的總電源，開啟機械泵將熔煉爐體內(nèi)和與流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管相連通的真空罐的真空度抽至小于SOPa時，再開啟羅茲泵繼續(xù)將爐體內(nèi)和與流動性測試裝置不銹鋼吸鑄管相連通的真空罐的真空度抽至小于15Pa時，最后開啟分子泵將爐體內(nèi)和真空包抽真空至3.0XlO-3Pa時關(guān)閉爐體與分子泵相連的閥門和流動性測試裝置不銹鋼吸鑄管與真空罐之間的電磁閥，以阻斷真空罐與流動性測試系統(tǒng)不銹鋼吸鑄管的連接，然后充入氬氣至0.02MPa-0.035MPa (誤差控制在O 0.003MPa內(nèi))進(jìn)行惰性氣氛保護(hù)以防止或避免熔煉時非晶合金熔體的氧化。(3)合金熔煉和吸鑄當(dāng)中頻感應(yīng)真空熔煉爐抽真空并充完氬氣后，接通中頻感應(yīng)真空熔煉爐的總電源，先將功率加至5kW保持5分鐘，然后再將功率加至15kW，待合金錠開始熔化時(由熱電偶測溫)，當(dāng)塊體非晶合金熔體的溫度升至設(shè)定的溫度值(800°C-1lO(TC)時，開啟紅外溫度測試儀進(jìn)行溫度測試，并迅速將流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管降至合金熔體中，同時開啟不銹鋼吸鑄管與真空罐之間的電磁閥，進(jìn)行合金熔體的吸鑄，此時合金熔體表面的壓強大于不銹鋼吸鑄管中的壓強，在壓力的作用下，坩堝中的塊體非晶合金熔體被迅速吸入不銹鋼吸鑄管中，吸鑄結(jié)束后經(jīng)過5秒鐘再將流動性測試裝置的不銹鋼吸鑄管迅速從合金熔體中提出，以避免塊體非晶合金發(fā)生晶化。根據(jù)工藝參數(shù)的不同，可以得到不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒。(4)經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:1.本發(fā)明所使用的流動性測試裝置中的水冷不銹鋼管吸鑄鋯基塊體非晶合金熔體與現(xiàn)有的非自耗電弧爐熔煉銅模鑄造技術(shù)相比，在吸鑄過程中具有可實現(xiàn)對塊體非晶合金熔體的溫度和爐體內(nèi)的壓力進(jìn)行有效控制的優(yōu)點；而非自耗電弧爐熔煉銅模鑄造技術(shù)不能進(jìn)行溫度控制。2.可在相同的工藝條件下同時吸鑄多個不同直徑和不同長度的鋯基塊體非晶合金鑄棒。這是非自耗電弧爐熔煉銅模鑄造技術(shù)和非自耗電弧爐熔煉石英管水淬技術(shù)所不能實現(xiàn)的。


:圖1是本發(fā)明流動性測試裝置主視剖面示意簡圖。圖2是本發(fā)明流動性測試裝置中的不銹鋼管吸鑄模具實物圖。圖3是本發(fā)明鋯基塊體非晶合金熔體吸鑄的非晶鑄棒實物圖。圖4是本發(fā)明鋯基塊體非晶合金鑄棒的XRD曲線圖。圖5是本發(fā)明鋯基塊體非晶合金鑄棒的DSC曲線圖。圖中:I熔煉爐控制柜，2熔煉爐真空室，3感應(yīng)加熱器，4石墨保溫套，5合金熔體，6氧化鋁陶瓷坩堝，7電磁閥，8機械泵，9羅茨泵，10真空控制柜，11電磁閥，12真空罐，13分子泵，14閘板閥，15熱電偶，16密封圈，17套管，18密封圈，19套管，20壓蓋，21吸鑄模具，22真空管路，23升降鎖緊機，24頂端密封機構(gòu)，25紅外測溫儀，26氬氣充氣閥，27溫度采集機構(gòu)。
具體實施方式
:在圖1所示的鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試裝置主視剖面示意簡圖中，中頻感應(yīng)真空熔煉爐的真空室內(nèi)設(shè)有石墨保溫套，在該保溫套外設(shè)與熔煉爐控制柜相連的感應(yīng)加熱器，在保溫套內(nèi)設(shè)有氧化鋁陶瓷坩堝，該坩堝內(nèi)可置有合金。在上述熔煉爐的真空室側(cè)壁上設(shè)有通孔，其通過帶閘板閥的管路與分子泵相連，該分子泵又分別與真空控制柜和一根支管相連，該支管一支與羅茨泵和機械泵相連，另一支通過電磁閥與熔煉爐的真空室相連。在熔煉爐上開口設(shè)有密封爐蓋，該爐蓋設(shè)有中心通孔，其內(nèi)插有吸鑄模具，該模具為兩端封閉的一段管，該模具的上端設(shè)有進(jìn)水孔，穿過并固定在該進(jìn)水孔上的進(jìn)水管位于管內(nèi)的一端伸至模具下端附近，位于模具外的一端可與外界給水管相連。在模具壁上部設(shè)有出水孔，如圖2所示。在上述模具內(nèi)還設(shè)有吸鑄管，其為內(nèi)徑不同的3根穿過模具上下兩端通孔并固定于其上的等長不銹鋼管，其伸出模具下端的管子為自由端，其伸出模具上端的管子通過密封件置于頂端密封室內(nèi)。該頂端密封室設(shè)有紅外測溫儀OPtris CT25，該紅外測溫儀與數(shù)據(jù)采集機構(gòu)相連。上述頂端密封室設(shè)有與真空管路一端相連的開口，該真空管路的另一端通過電磁閥與真空罐相連。在上述模具外面設(shè)有控制模具上下運動的升降鎖緊機構(gòu)，在模具外面還設(shè)有固定在爐蓋上的動密封組件。該動密封組件有密封室，其內(nèi)設(shè)有套在模具外的上下兩個套管及兩個密封圈，密封室頂部設(shè)有螺栓緊固的壓蓋。實施例1將在非自耗電弧熔煉爐熔煉的500克Zr55Ti11Cu8Ni8Be18塊體非晶合金錠放入中頻感應(yīng)真空熔煉爐(型號:YZZ-多功能熔煉爐，生產(chǎn)廠家:中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器股份有限公司)的氧化鋁陶瓷坩堝(生產(chǎn)廠家:唐山市開平區(qū)海利德陶藝廠)內(nèi)，合上爐蓋。通過升降鎖緊機構(gòu)調(diào)整好流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管的高度并鎖緊。然后接通中頻感應(yīng)真空熔煉爐和流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管的冷卻循環(huán)水通路，關(guān)閉所有閥門，接通真空機構(gòu)的總電源，開啟機械泵將熔煉爐體內(nèi)和與流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管相連通的真空罐的真空度抽至小于80Pa時，再開啟羅茲泵繼續(xù)將爐體內(nèi)和與流動性測試裝置不銹鋼吸鑄管相連通的真空罐的真空度抽至小于15Pa時，最后開啟分子泵將爐體內(nèi)和真空包抽真空至3.0X KT3Pa時關(guān)閉爐體與分子泵相連的閘板閥和流動性測試裝置不銹鋼吸鑄管與真空罐之間的電磁閥，然后充入氬氣。當(dāng)中頻感應(yīng)真空熔煉爐抽真空并充完氬氣后，接通中頻感應(yīng)真空熔煉爐的總電源，先將功率加至5kW保持5分鐘，然后再將功率加至15kW，待合金錠開始熔化時(由熱電偶測溫)，當(dāng)塊體非晶合金熔體的溫度升至設(shè)定的溫度值時，開啟紅外溫度測試儀進(jìn)行溫度測試，并迅速將流動性測試系統(tǒng)中不銹鋼吸鑄管降至合金熔體中，同時開啟不銹鋼吸鑄管與真空罐之間的電磁閥，進(jìn)行合金熔體的吸鑄，此時合金熔體表面的壓強大于不銹鋼吸鑄管中的壓強，在壓力的作用下，坩堝中的塊體非晶合金熔體被迅速吸入不銹鋼吸鑄管中，吸鑄結(jié)束后5秒鐘再將流動性測試裝置的不銹鋼吸鑄管迅速從合金熔體中提出，分別獲得不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒，如圖3所示，經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試，其即為鋯基塊體非晶合金熔體在不同工藝參數(shù)條件下測試的流動長度，具體數(shù)值如下:熔體溫度 800 V、気氣壓力 0.02MPa: 04=93mm、05=13Smm、06= 167mm；熔體溫度850°C、IS氣壓力 0.025MPa: 04= 136mm、05=231 mm、06=320mm;熔體溫度900°C、気氣壓力 0.03MPa: 04=22Omm、05=258mm、06=392mm。經(jīng)X射線衍射分析和差示掃描量熱分析(DSC分析)，所獲得的鋯基塊體非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)組織，其熱力學(xué)特征參數(shù)如表I中的實施例1所示。
實施例2取在非自耗電弧熔煉爐熔煉的500克Zr42Ti13Cu12.5附1(^22.5塊體非晶合金錠，重復(fù)例I的操作，分別獲得不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒，如圖3所示，經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試，其即為鋯基塊體非晶合金熔體在不同工藝參數(shù)條件下測試的流動長度，具體數(shù)值如下:熔體溫度800°C、IS氣壓力 0.02MPa: 04= 103mm、05= 153mm、06=222mm；熔體溫度850°C、気氣壓力 0.025MPa:04= 160mn]>05=243mm^06=345mm；熔體溫度900°C、気氣壓力 0.03MPa: 04=248mm、05=295mm , 06=386mm,經(jīng)X射線衍射分析和差示掃描量熱分析(DSC分析)，所獲得的鋯基塊體非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)組織，其熱力學(xué)特征參數(shù)如表I中的實施例2所示。實施例3取在非自耗電弧熔煉爐熔煉的500克Zr38Ti14Cu13Ni11Be24塊體非晶合金錠，重復(fù)例I的操作，分別獲得不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒，如圖3所示，經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試，其即為鋯基塊體非晶合金熔體在不同工藝參數(shù)條件下測試的流動長度，具體數(shù)值如下:熔體溫度800°C、IS氣壓力 0.02MPa:04=丨21mm、05=183mm> 06=268mm；熔體溫度850°C、IS氣壓力 0.025MPa: 04=194mm.、05=283mm、06=372mm:熔體溫度900°C、気氣壓力 0.03MPa: 04=264mm、05=33Omm、06=45Omm.,經(jīng)X射線衍射分析和差示掃描量熱分析(DSC分析)，所獲得的鋯基塊體非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)組織，其熱力學(xué)特征參數(shù)如表I中的實施例3所示。實施例4取在非自耗電弧熔煉爐熔煉的500克Zr65Al8Ni8Cu19塊體非晶合金錠，重復(fù)例I的操作，分別獲得不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒，如圖3所示，經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試，其即為鋯基塊體非晶合金熔體在不同工藝參數(shù)條件下測試的流動長度，具體數(shù)值如下:熔體溫度950°C、IS氣壓力 0.02MPa: 04=63mm、05=98mm、06=134mm;熔體溫度1000 °C、IS 氣壓力 0.()2oMPa: 04=110mm、05=185mm >06=248mm；熔體溫度lloo°C、IS氣壓力 0.03MPa: 04=201 mm、05=252mm、06=381 mm。經(jīng)X射線衍射分析和差示掃描量熱分析(DSC分析)，所獲得的鋯基塊體非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)組織，其熱力學(xué)特征參數(shù)如表I中的實施例4所示。實施例5取在非自耗電弧熔煉爐熔煉的500克Zr55AlltlNi5Cu3tl塊體非晶合金錠，重復(fù)例I的操作，分別獲得不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒，如圖3所示，經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管， 進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試，其即為鋯基塊體非晶合金熔體在不同工藝參數(shù)條件下測試的流動長度，具體數(shù)值如下:熔體溫度950°C、IS氣壓力 0.02MPa: 04=66mm、05=98mmλ 06= 134mm;
熔體溫度1000 V、気氣壓力 0.025MPa: 04=1.10mm、05=185mm、06=248mm:熔體溫度1100°C、IS氣壓力0.03MPa:04=2(ΗΓηη 、05=252ιτπτη、06=38 Γηη 3經(jīng)X射線衍射分析和差示掃描量熱分析(DSC分析)，所獲得的鋯基塊體非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)組織，其熱力學(xué)特征參數(shù)如表I中的實施例5所示。實施例6取在非自耗電弧熔煉爐熔煉的500克Zr5tlAl11Ni9Cu3tl塊體非晶合金錠，重復(fù)例I的操作，分別獲得不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒，如圖3所示，經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試，其即為鋯基塊體非晶合金熔體在不同工藝參數(shù)條件下測試的流動長度，具體數(shù)值如下:熔體溫度950°C、IS氣壓力 0.02MPa: 04=72mm、05= 130mm、06=156mm；熔體溫度1000 11C、IS 氣壓力 0.025MPa: 04= 120mm η 05=195mm、06=292mm；熔體溫度1100°C、IS氣壓力 0.03MPa:04=23Imm、05=283mm、06=369mm。經(jīng)X射線衍射分析和差示掃描量熱分析(DSC分析)，所獲得的鋯基塊體非晶合金的微觀結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)組織，其熱力學(xué)特征參數(shù)如表I中的實施例6所示。表I鋯基塊體非晶合金的熱力學(xué)特征參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試方法，其特征在于: (1)將在非自耗電弧熔煉爐中熔煉的鋯基合金錠，放入中頻感應(yīng)真空熔煉爐的氧化鋁陶瓷坩堝中，合上爐蓋； (2)通過升降鎖緊機構(gòu)調(diào)整好流動性測試裝置中不銹鋼吸鑄管的高度并鎖緊，然后接通中頻感應(yīng)真空熔煉爐和吸鑄管的冷卻循環(huán)水通路，關(guān)閉所有閥門，接通真空機構(gòu)的總電源，開啟機械泵將熔煉爐體內(nèi)和與流動性測試裝置中吸鑄管相連通的真空罐的真空度抽至小于SOPa時，再開啟羅茲泵繼續(xù)將爐體內(nèi)和與流動性測試裝置吸鑄管相連通的真空罐的真空度抽至小于15Pa時，最后開啟分子泵將爐體內(nèi)和真空包抽真空至3.0X10_3Pa時關(guān)閉爐體與分子泵相連的閥門和吸鑄管與真空罐之間的電磁閥，然后充入氬氣至0.02MPa-0.035MPa進(jìn)行惰性氣氛保護(hù)； (3)當(dāng)中頻感應(yīng)真空熔煉爐抽真空并充完氬氣后，接通中頻感應(yīng)真空熔煉爐的總電源，先將功率加至5kW保持5分鐘，然后再將功率加至15kW，待合金錠開始熔化時，當(dāng)塊體非晶合金熔體的溫度升至設(shè)定的溫度值800°C -1100°C時，開啟紅外溫度測試儀進(jìn)行溫度測試，并迅速將吸鑄管降至合金熔體中，同時開啟不銹鋼吸鑄管與真空罐之間的電磁閥，進(jìn)行合金熔體的吸鑄，吸鑄結(jié)束后經(jīng)過5秒鐘再將吸鑄管迅速從合金熔體中提出，可以得到不同長度被不銹鋼管包覆的塊體非晶合金鑄棒； (4)經(jīng)過車削去除塊體非晶合金鑄棒外層的不銹鋼管，進(jìn)行非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試方法，其特征在于:測試用的鋯基塊體非晶合金，其分別為: (1)ZrTiCuNiBe 非晶合金，其化學(xué)成分范圍為(at%):Zr38_55、Ti9-14、Cu8-13、Ni9_l1、Bel8-24 ； (2)ZrNiAlCu 非晶合金，其化學(xué)成分范圍為(at%):Zr50_65、A18-11、Ni5_9、Cul9_30。
3.權(quán)利要求1的鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試裝置，其特征在于:中頻感應(yīng)真空熔煉爐的真空室內(nèi)設(shè)有石墨保溫套，在該保溫套外設(shè)與熔煉爐控制柜相連的感應(yīng)加熱器，在保溫套內(nèi)設(shè)有氧化鋁陶瓷坩堝，在上述熔煉爐的真空室側(cè)壁上設(shè)有通孔，其通過帶閥的管路與分子泵相連，該分子泵又分別與真空控制柜和一根支管相連，該支管一支與羅茨泵和機械泵相連，另一支通過電磁閥與熔煉爐的真空室相連，在熔煉爐上開口設(shè)有密封爐蓋，該爐蓋設(shè)有中心通孔，其內(nèi)插有吸鑄模具，該模具為兩端封閉的一段管，該模具的上端設(shè)有進(jìn)水孔，穿過并固定在該進(jìn)水孔上的進(jìn)水管位于管內(nèi)的一端伸至模具下端附近，位于模具外的一端可與外界給水管相連，在模具壁上部設(shè)有出水孔，在上述模具內(nèi)還設(shè)有吸鑄管，其為內(nèi)徑不同的1-6根穿過模具上下兩端通孔并固定于其上的等長不銹鋼管，其伸出模具下端的管子為自由端，其伸出模具上端的管子通過密封件置于頂端密封室內(nèi)，該頂端密封室設(shè)有紅外測溫儀，該紅外測溫儀與數(shù)據(jù)采集機構(gòu)相連，上述頂端密封室設(shè)有與真空管路一端相連的開口，該真空管路的另一端通過電磁閥與真空罐相連，在上述模具外面設(shè)有升降鎖緊機構(gòu)，在模具外面還設(shè)有固定在爐蓋上的動密封組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試裝置，其特征在于:動密封組件有密封室，其內(nèi)設(shè)有套在模具外的上下兩個套管及兩個密封圈，密封室頂部設(shè)有螺栓緊固的壓蓋。
全文摘要
一種鋯基塊體非晶合金熔體流動性測試方法及裝置，本發(fā)明的方法主要是采用中頻感應(yīng)真空熔煉爐和氧化鋁陶瓷坩堝進(jìn)行合金熔煉，再采用本發(fā)明的塊體非晶合金熔體流動性測試裝置，在不同溫度、不同壓力、不同圓管直徑的工藝條件下，對已熔化的塊體非晶合金熔體進(jìn)行吸鑄，獲得不同流動長度的塊體非晶合金鑄棒，通過非晶合金鑄棒的長度便可知道該合金的流動性。本發(fā)明可實現(xiàn)對塊體非晶合金熔體的溫度和爐體內(nèi)的壓力進(jìn)行有效控制，同時又可在相同的工藝條件下同時吸鑄多個不同直徑和不同長度的鋯基塊體非晶合金鑄棒，測試效率高。
文檔編號G01N11/08GK103143698SQ201310083859
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者馬明臻, 劉日平, 馬德強, 張新宇 申請人:燕山大學(xué)