材料制备新技术之非晶合金的制备技术课程设计论文要点.docVIP

材料制备新技术课程设计 非晶合金的制备方法 院 、 部： 湖南工学院 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 金属材料工程 班 级： 1003班 完成时间： 2013-12-10 摘 要 本非晶合金水淬法机械合金化法粉末固结成形法块体金属玻璃　块体金属玻璃的连接 Abstract In this paper, Several fabricating methods of bulk metallic glass matrix composites from both home and abroad were presented，such as water quenching method, jet molding, metal mold casting, composite explosive welding and mechanical alloying, powder consolidation and forming method，than Analysis and comparing these preparation techniques bulk metallic glass. Key words:　bulk metallic glass, joining of bulk metallic glass, preparation 熔体急冷和深过冷是实现快速凝固的两条途径，前者以快速冷却为特征，而后者则可以是慢速冷却过程。 2.1.1熔体急冷法 急冷法是最早的制备非晶合晶的方法，其原理是力求增大合金样品比表面积，并设法减小熔体与冷却介质的界面热阻以期达到高的冷却速率。雾化法和单辊法是最为常用的两种制备方法。雾化法主要用来制取非晶态和晶态粉材。其原理是通过高速气体流冲击金属液流使其分散为微小液滴，从而实现快速凝固。这种方法的特点是设备简单，操作方便，易于实现大批量的生产。单辊法是利用快速旋转的铜辊，将喷敷其上的液态金属经快速凝固后甩离辊面，形成厚度约几到几十微米的非晶及微晶带材。该法可以获得1000000K/s的冷却速率，是常用方法之一。 2.1.2深过冷 深过冷是指通过避免或消除异质晶核并抑制均质形核，使液态金属获得在常规凝固条件下难以达到的过冷度。 2.2 铜模铸造法 该法是目前制备大块非晶合金最常用的方法。传统的铜模铸造是将金属液直接浇注到金属型(铜模)中使其快速冷却获得BMG，金属型冷却方式分为水冷和无水冷两种。浇注方式有压差铸造、真空吸铸和挤压铸造等。试块的形状则可以是楔形、阶梯形、圆柱形或片状等。楔形铜模可在单个铸锭中得到不同的冷速，组织分析对比性强，通过非晶合金的临界厚度可以度量合金的玻璃形成能力。 2.3 熔体水淬法 熔体水淬法属于直接凝固的一种，水淬法通常与熔融玻璃包覆合金法结合使用。常用的包覆剂为B2O3,它既是吸附剂,吸附熔体内的杂质颗粒，又是包覆剂，隔离合金熔体，避免其与冷却器壁直接接触而诱发非均匀形核。通过对金属熔体进行水淬就可以得到非晶态合金棒材或丝材。这种方法对与石英管壁有强烈反应的合金不适用。由于水的比热比铜高,导热性不如铜，因此，冷却效率比铜模要差。 2.4抑制形核法 避免非均质形核的措施有以下几种：减少污染，提高合金元素纯度。选用与晶核的晶体结构和点阵常数差别大的冷却模材料。为获得尽可能快的冷却速率,优先选择高热导率的冷却模。在惰性气体中熔炼和冷却。常用的抑制形核技术有落管技术、熔融玻璃净化技术、磁悬浮和静电悬浮及超声悬浮技术等。这种方法由于熔体在凝固过程中不与容器接触或软接触，从而消除了异质形核，有利于玻璃态结构的形成。 2.5粉末冶金技术 利用非晶态固体在过冷液相区内有效粘度大幅度下降的特性, 施加一定的压力使材料发生均匀流变, 从而复合为块体。用粉末冶金制备出的大块非晶合金, 不仅要满足密实, 而且要避免晶化。所制设备的块体材料在纯度、致密度、尺寸和成形等方面受到很大限制。 2.6 自蔓延反应合成法 选取锆、铝、镍、铜元素粉末作为合成材料，按一定的配比混制成粉末混合体。将混合粉末压制成粉末压坯，将压坯置于充氩气的反应容器内，采用连续CO2激光器在压坯一端点火，引发自蔓延反应。该法是制备非晶态复合材料的可行的方法，优点是产品近净成型, 容易进入实用化和工业化生产。 2.7 定向凝固铸造法 采用这种方法要控制定向凝固速率和固、液界面前沿液相温度梯度，而定向凝固所能达到的理论冷却速度可通过这两个参数乘积估算，这种方法适于制作截面积不大但比较长的样品。 2.7.1 单向熔化法 上