Fe-Mo-Si-B非晶合金形成过程中急冷传热研究.pdfVIP

Fe．Mo．Si．B非晶合金形成过程中的急冷传热研究 惠希东杨院生陈晓明胡壮麒 中国科学院金属研究所沈阳 110015 了条带表面特征参数对界面换热系数的影响。结果表明，随着表面租糙度、气孔尺寸增大t界面换热系数 减小，非晶合金形成过程中的冷却速度：眠直减小．实验测得的结果与数值计算结果吻台得很好。 关键词Fe．Mo．si．B非晶台金急冷传热红外热像法 近年来利用快速凝固技术制各具有优良软磁性能的Fe—si-B基金属玻璃一直受到人们的 极大关注。迄今为止，关于Fe-Si．B非晶合金的形成机制【“、晶化过程【2l和韧脆转变p’等已进 行了较多研究。而对非晶合金形成过程中的传热问题，由于其凝固过程历时短暂，直接测量 该传热过程中的实验数据难度很大，所以在这方面的研究很少。本文以一种新型的Fe-Mo—Si-B 非晶舍金为对象，进行快速凝固过程传热问题的实验研究和数值计算，以期为确定非晶合金 的制备工艺参数提供依据。 1 实验方法 压力喷射到铜单辊急冷装置上，熔体温度为1300℃。实验前对冷辊表面进行了必要的黑化 处理，只在与射流表面接触的部位留开适当通道。冷辊的转速在20～40ms。范围内变化，条 u 带厚度为10～50m。实验过程中利用AGA780型红外热像仪记录合金条带的温度场。熔 形貌、气泡的分布状况与尺寸，并用粗糙度仪测定条带的表面粗糙度。 2 实验结果及分析 2．1条带表面温度场及冷却速度 铜辊转速为33rrgs时获得的条带凝固开始后第1秒的二维熟像如图1所示。条带的宽度 u 为8ram，厚度为35m，X-ray衍射图说明在该工艺条件下凝固后得到的是非晶台金。标定 一一 fa) (b) 图l Fe．Mo-si．B非品台金条带红外热慷围 (aJ正面圈；(b)侧面圈 536 暂．籀 温度时，温度量程为600K，辐射率预先输入值为O|2。在不同时间采样的红外热像表明，射 流沿冷辊表面的分布基本上是相同的。这表明熔体凝固过程在第1秒内已经稳定，即温度是 处于动态平衡的。因此可以利用一幅热像图得到熔体射流沿冷辊表面的分布情况，将热像图 上的距离换算成时间，即可根据图】得到如图2所示的条带温度和冷却速度随与冷辊表面接 触时间变化的曲线。可见．无论是在条带的边缘还是条带的中心部位，在非晶形成初期，温 度都黾现出波浪状下降的趋势。在温度对时间的各曲线上，均存在两个以上的平缓阶段。进 一步分析发观，在边缘部位，熔体凝f刮前达到的过冷度比中心部位的要大。由图2b，在开 始阶段，边缘部位冷却速度比中心部位的冷却速度高，如接触时间为8×10“S时，离开边缘 在凝圊后期，在薄带的个部位冷却速度基本趋于～致。 焉焉～ ，*Y 一．o℃ ±jE●}●一 Se，{8Q ％；∞1 ＼／，而 {；|；；；=一一Ⅲ ≮ 喘。～。，翮屑弋．一 ～蝤一 图2非晶台金形成过程由的温度场和冷却速度测量结果 ～蕊一 (a)儡腹j自i(b，冷圭口温度 ～般认为，在非晶形成过程中，释放出的熔化潜热微乎其微，开始阶段薄带不同部f?；争 卸速度的变化可能是因为条带与冷辊的接触状况存在差异造成的，从而影响熔体与冷辊表圆 间的换热系数。在；疑固后期可以认为薄带与铜辊的