一種非晶合金的制備方法和非晶空心微珠復(fù)合材料泡沫的制作方法
【專利摘要】公開一種非晶合金的制備方法,其極大簡化了非晶泡沫制備的流程，降低了制備成本，提高熔化效率、節(jié)約能源的同時，方便溫度的靈活控制，方便的調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了冷卻的及時性，也更為安全。其包括步驟：(1)制造石英試管，在石英試管的底部填充占位粒子，上面覆蓋石墨管；(2)將熔煉均勻的非晶合金母錠破碎后放在石墨管上，并將石英試管封裝；(3)通過抽真空設(shè)備將石英管內(nèi)抽成真空；(4)高頻感應(yīng)加熱線圈圍繞石英管并對其加熱；(5)通過氣體加壓設(shè)備向石英管內(nèi)充入高壓氣體來將融化后的非晶合金壓入占位粒子的內(nèi)部；(6)石英管插入冷卻設(shè)備內(nèi)，通過冷卻設(shè)備對石英管內(nèi)的占位粒子進(jìn)行冷卻。還提供一種非晶空心微珠復(fù)合材料泡沫。
【專利說明】
一種非晶合金的制備方法和非晶空心微珠復(fù)合材料泡沬
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于合金材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種非晶合金的制備方法，以及以此方法制造的非晶空心微珠復(fù)合材料泡沫。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金，又稱金屬玻璃，具有高強度(已有報道，目前強度最高的非晶合金可達(dá)5?6GPa)、高斷裂韌性，以及優(yōu)秀的抗腐蝕能力，然而在室溫下無明顯塑形，極大地限制了非晶合金作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。由非晶合金制備得到的泡沫材料具有比一般傳統(tǒng)鋁泡沫更高的屈服強度。此外多孔結(jié)構(gòu)的引入，使得非晶基體無法由單一剪切帶導(dǎo)致災(zāi)難性的破壞，因此非晶泡沫被認(rèn)為是改善非晶力學(xué)性能的有效手段。如何方便廉價地獲得非晶泡沫，無疑將為非晶合金用作新型防護(hù)結(jié)構(gòu)材料打開一扇希望之門。
[0003]相比傳統(tǒng)金屬來說，非晶合金的制備條件更為苛刻，為了防止材料制備過程中的晶化，需要:I)在保護(hù)氣氛系統(tǒng)中或者高真空條件下熔煉。2)具有足夠高的冷卻速率，對于Zr基非晶合金冷卻速率大約lK/s。
[0004]因此，傳統(tǒng)制備泡沫金屬的方法很難直接應(yīng)用于非晶。目前，已經(jīng)嘗試成功的方法主要有:
[0005](I)發(fā)泡劑法，只限于Pd(貴金屬)基非晶，因而很難具有實用價值，這是由于目前常用的發(fā)泡劑原理是氫化物受熱分解出氫氣從而使材料泡沫化，而大多數(shù)體系的非晶合金很容易由于氫化而使力學(xué)性能下降。
[0006](2)滲流法，通常將非晶與溶鹽一同加熱一同冷卻，極易由于冷卻速度不夠造成非晶晶化，由此制備的非晶泡沫力學(xué)性能甚至不如傳統(tǒng)的泡沫鋁合金。
[0007]為了彌補現(xiàn)有制備技術(shù)的不足，并且成功制備出性能優(yōu)異的非晶合金泡沫材料，需要對現(xiàn)有非晶合金制備方法進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非晶合金的制備方法，其極大簡化了非晶泡沫制備的流程，降低了制備成本，提高熔化效率、節(jié)約能源的同時，方便溫度的靈活控制，方便的調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了冷卻的及時性，同時也更為安全。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種非晶合金的制備方法，其包括以下步驟:
[0010](I)制造石英試管，在石英試管的底部填充占位粒子，上面覆蓋石墨管；
[0011](2)將熔煉均勻的非晶合金母錠破碎后放在石墨管上，并將石英試管封裝；
[0012](3)通過抽真空設(shè)備將石英管內(nèi)抽成真空；
[0013](4)高頻感應(yīng)加熱線圈圍繞石英管并對其加熱；
[0014](5)通過氣體加壓設(shè)備向石英管內(nèi)充入高壓氣體來將融化后的非晶合金壓入占位粒子的內(nèi)部；
[0015](6)石英管插入冷卻設(shè)備內(nèi)，通過冷卻設(shè)備對石英管內(nèi)的占位粒子進(jìn)行冷卻。
[0016]本發(fā)明的石墨管起到支撐非晶合金母錠并且同時起到防止非晶合金高溫下與石英管反應(yīng)的作用；本發(fā)明通過抽真空設(shè)備將石英管內(nèi)抽成真空，高頻感應(yīng)加熱線圈圍繞石英管并對其加熱，通過氣體加壓設(shè)備向石英管內(nèi)充入高壓氣體來將融化后的非晶合金壓入占位粒子的內(nèi)部，然后立即通過注水口注水，水面迅速漫過占位粒子填充的區(qū)域，實現(xiàn)快速冷卻，因此極大簡化了非晶泡沫制備的流程，降低了制備成本，提高熔化效率、節(jié)約能源的同時，方便溫度的靈活控制，方便的調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了冷卻的及時性，同時也更為安全。
[0017]還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的非晶合金的制備方法制造的非晶空心微珠復(fù)合材料泡沫。
【附圖說明】
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的非晶合金的制備方法的流程圖。
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的非晶合金的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]從圖1中可以看出，這種非晶合金的制備方法，這種非晶合金的制備方法，其包括以下步驟:
[0021 ] (I)制造石英試管，在石英試管的底部填充占位粒子，上面覆蓋石墨管；
[0022](2)將熔煉均勻的非晶合金母錠破碎后放在石墨管上，并將石英試管封裝；
[0023](3)通過抽真空設(shè)備將石英管內(nèi)抽成真空；
[0024](4)高頻感應(yīng)加熱線圈圍繞石英管并對其加熱；
[0025](5)通過氣體加壓設(shè)備向石英管內(nèi)充入高壓氣體來將融化后的非晶合金壓入占位粒子的內(nèi)部；
[0026](6)石英管插入冷卻設(shè)備內(nèi)，通過冷卻設(shè)備對石英管內(nèi)的占位粒子進(jìn)行冷卻。
[0027]本發(fā)明的石墨管起到支撐非晶合金母錠并且同時起到防止非晶合金高溫下與石英管反應(yīng)的作用；本發(fā)明通過抽真空設(shè)備將石英管內(nèi)抽成真空，高頻感應(yīng)加熱線圈圍繞石英管并對其加熱，通過氣體加壓設(shè)備向石英管內(nèi)充入高壓氣體來將融化后的非晶合金壓入占位粒子的內(nèi)部，然后立即通過注水口注水，水面迅速漫過占位粒子填充的區(qū)域，實現(xiàn)快速冷卻，因此極大簡化了非晶泡沫制備的流程，降低了制備成本，提高熔化效率、節(jié)約能源的同時，方便溫度的靈活控制，方便的調(diào)節(jié)施加的壓力，提高了冷卻的及時性，同時也更為安全。
[0028]另外，所述抽真空設(shè)備是真空熱擴(kuò)散栗I，其通過電磁控制閥門3來控制開關(guān)。
[0029]另外，所述氣體加壓設(shè)備是惰性氣體加壓設(shè)備。
[0030]另外，所述氣體加壓設(shè)備是高純氬氣瓶2，其通過電磁控制閥門來控制開關(guān)。
[0031]另外，所述占位粒子為空心微球。
[0032]另外，所述冷卻設(shè)備是冷卻水容器10，通過進(jìn)水口向冷卻水容器中通入冷卻水11。
[0033]另外，在所述石英管外纏繞管子，管子內(nèi)通入冷卻循環(huán)水9。
[0034]本發(fā)明還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的非晶合金的制備方法制造的非晶空心微珠復(fù)合材料泡沫。
[0035]以下給出一個本發(fā)明的制備方法的具體例子。
[0036]首先將熔煉均勻的非晶合金母錠8破碎后封裝在自制的石英管5內(nèi)，石英管5的底部是裝有占位粒子的石墨管，石墨管起到支撐非晶合金母錠并且同時起到防止合金高溫下與石英管反應(yīng)的作用。密封后，將電磁控制閥門3聯(lián)通真空熱擴(kuò)散栗I，將石英管內(nèi)抽成高真空，待石英管內(nèi)的真空達(dá)到6mbar時，打開4高頻感應(yīng)加熱線圈，對合金母錠所在的位置局部加熱，待熔化后，將電磁控制閥門3聯(lián)通高純氬氣瓶2，利用氣體壓強將融化后的合金壓入占位顆粒內(nèi)部，立即通過注水口注水，水面迅速漫過占位粒子填充的區(qū)域，實現(xiàn)快速冷卻。
[0037]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0038]I)極大簡化了非晶泡沫制備的流程，降低了制備成本；
[0039]2)通過高頻感應(yīng)加熱直接加熱待熔化的金屬，而不需要提高整個環(huán)境的溫度實現(xiàn)熔化過程，提高熔化效率、節(jié)約能源的同時，方便溫度的靈活控制；
[0040]3)使用氣壓壓鑄，可以方便的調(diào)節(jié)施加的壓力，惰性氣體有利于防止材料在滲流過程中的氧化。
[0041]4)通過注水的方式實現(xiàn)淬火，而不需要像傳統(tǒng)的非晶淬火那樣將整個試管丟到冷水中，提高了冷卻的及時性，同時也更為安全。
[0042]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種非晶合金的制備方法，其特征在于:其包括以下步驟: (1)制造石英試管，在石英試管的底部填充占位粒子，上面覆蓋石墨管； (2)將熔煉均勻的非晶合金母錠破碎后放在石墨管上，并將石英試管封裝； (3)通過抽真空設(shè)備將石英管內(nèi)抽成真空； (4)高頻感應(yīng)加熱線圈圍繞石英管并對其加熱； (5)通過氣體加壓設(shè)備向石英管內(nèi)充入高壓氣體來將融化后的非晶合金壓入占位粒子的內(nèi)部； (6)石英管插入冷卻設(shè)備內(nèi)，通過冷卻設(shè)備對石英管內(nèi)的占位粒子進(jìn)行冷卻。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金的制備方法，其特征在于:所述抽真空設(shè)備是真空熱擴(kuò)散栗(I)，其通過電磁控制閥門(3)來控制開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非晶合金的制備方法，其特征在于:所述氣體加壓設(shè)備是惰性氣體加壓設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非晶合金的制備方法，其特征在于:所述氣體加壓設(shè)備是高純氬氣瓶(2)，其通過電磁控制閥門來控制開關(guān)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非晶合金的制備方法，其特征在于:所述占位粒子為空心微球。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非晶合金的制備方法，其特征在于:所述冷卻設(shè)備是冷卻水容器(10)，通過進(jìn)水口向冷卻水容器中通入冷卻水(11)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非晶合金的制備方法，其特征在于:在所述石英管外纏繞管子，管子內(nèi)通入冷卻循環(huán)水(9)。8.—種根據(jù)權(quán)利要求5所述的非晶合金的制備方法制造的非晶空心微珠復(fù)合材料泡沫。
【文檔編號】C22C1/08GK105821351SQ201610168287
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】戴蘭宏, 林浩, 汪海英
【申請人】中國科學(xué)院力學(xué)研究所