[发明专利]一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置及其方法

说明书

本发明提供了一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置及其方法，所述装置包括铜基非晶合金上引杆和T2紫铜水冷上引凝固器，所述T2紫铜水冷上引凝固器包括法兰盖、密封圈、T2紫铜冷却管、水冷套和卡板，所述方法包括：步骤一、采用Ar气氛围保护非真空半封闭式单溶沟双体电磁炉对铜基非晶合金的各成分组元进行熔炼；步骤二、待液态合金保温结束后，在上引的过程中对处于半固态的铜基非晶合金进行半固态处理；步骤三、通过该装置对铜基非晶合金进行快速冷却、凝固。本发明实现了铜基非晶合金的连续性快速凝固，极大的降低了铜基非晶合金的制造难度，实现了铜基非晶合金的连续性制造，满足了铜基非晶合金的铸造工艺适用于现代工业大规模制造的发展需求。

技术领域

本发明涉及一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置及其方法。

背景技术

铜基非晶合金相较于传统的铜及其合金具有诸多优异性能，如高硬度、高强度、、高导电性、强耐蚀性等，因为该类合金具有液态金属原子无序排列的结构特性，不存在晶体结构，因此非晶合金的结构缺陷通常只限制在几个原子尺寸范围内，不会像晶体金属材料那样当外力足够大时优先于某个特定的晶界、晶面进行滑移。基于非晶合金的这一特性，其力学性能、电学性能和化学性能表现的十分优异，广泛应用于超导材料、半导体材料的制造。

虽然铜基非晶合金广泛应用于高端制造行业，但在诸多的民用领域还存在诸多空白，究其原因，其技术开发难点主要集中在：（1）由于铜基非晶在制造的过程中，需要极高的冷却速率，对铸造设备要求极高；（2）目前，制造非晶合金的方法主要采用真空熔炼-铸造，此类较为复杂工艺条件下制备的铜基非晶合金的尺寸太小，极大地限制了其大规模工业化应用。

如申请号为200510043708.6的中国发明申请介绍了基于Cu、Pr、Al三种金属元素开发的铜基非晶合金Cu₅₀Pr₃₀Al₂₀或Cu₆₀Pr₃₀Al₁₀，该发明申请所采用的工艺方法是：采用高纯Ar气保护氛围真空电弧熔炼，通过甩带工艺制备非晶薄带，该工艺条件制备的铜基非晶合金极易发生晶化转变，导致产品的最终性能波动较大。

又如申请号为201410133026.3的中国发明专利申请介绍了一种铜基非晶合金及其制备方法，该发明申请基于Cu、Ti、Zr、Ni四种金属元素合金化作用，利用真空压铸工艺开发了Cu-Ti-Zr-Ni铜基非晶合金，该工艺条件下无法实现铜基非晶合金部件任意大小的生产。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足和缺点，提供了一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置及其方法，具有生产的产品性能稳定、易于实现连续性生产、防止合金元素散失、非晶成形性优异等优点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置，所述一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置包括铜基非晶合金上引杆和T2紫铜水冷上引凝固器，所述T2紫铜水冷上引凝固器包括法兰盖、密封圈、T2紫铜冷却管、水冷套和卡板。

进一步地，所述T2紫铜冷却管包覆在铜基非晶合金上引杆周围，所述法兰盖对所述T2紫铜冷却管和所述水冷套进行衔接并固定，所述密封圈对衔接部位进行密封，所述卡板对所述密封圈进行固定。

本发明还提供了一种铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固方法：

步骤一、采用Ar气氛围保护非真空半封闭式单溶沟双体电磁炉对铜基非晶合金的各成分组元进行熔炼，并保温一段时间；

步骤二、待液态合金保温结束后，在上引的过程中对处于半固态的铜基非晶合金进行半固态处理；

步骤三、待液态合金经在线熔体半固态处理结束后，使用上述铜基非晶合金连续性快速冷却、凝固装置，将处于半固态的铜基非晶合金继续上引至T2紫铜水冷上引凝固器内，并通过该装置对铜基非晶合金进行快速冷却、凝固，再通过牵引轮将铜基非晶合金上引铸造杆牵引出。