3.1　非晶合金制備方法

3.1.1　銅模吸鑄法制備塊體非晶合金

銅模吸鑄法是利用氣體壓力差將合金熔體快速吸入銅模，獲得所需形狀鑄件的方法。銅模吸鑄法的優(yōu)點(diǎn)是冷卻速率很快，所需控制工藝因素少，能制備較大尺寸的非晶樣品，而且可用不同的模具制備出不同復(fù)雜形狀的非晶樣品，因此得到了廣泛的應(yīng)用。其實(shí)驗(yàn)原理如圖3-1^［131］所示，在銅模的頂部凹槽內(nèi)放置母合金，對(duì)整個(gè)爐腔抽真空（至2×10^-3Pa），然后對(duì)整個(gè)爐腔充入氬氣。利用電弧加熱母合金，待其完全熔化后，將銅模空腔與真空泵連通，利用爐腔與銅模空間之間的壓力差將合金熔體快速吸入水冷銅模，使熔體快速冷卻，形成棒狀鑄錠。

圖3-1　銅模吸鑄裝置示意圖

高真空電弧熔煉及塊體金屬非晶制備設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備的工作能力為每次可熔煉3錠50～60g中間合金，并可同時(shí)吸鑄直徑為3～10mm，長度為50～100mm左右的非晶棒。試驗(yàn)溫度范圍上限為10000K，銅模內(nèi)部通冷卻水進(jìn)行冷卻，對(duì)于難熔金屬一般都可以采用電弧熔煉方法制備中間合金，以便后續(xù)試驗(yàn)使用。

本書中以純度99.9%以上的純?cè)貫樵希谡婵针娀t的真空度達(dá)到2×10^-3Pa時(shí)充入氬氣，在氬氣保護(hù)下，用水冷銅模坩堝熔煉母合金。為了保證母合金的成分均勻，可進(jìn)行反復(fù)熔煉并適當(dāng)減小鑄錠質(zhì)量。本書中通常反復(fù)熔煉3～4次，鑄錠質(zhì)量介于30g到50g之間。本書中采用的銅模內(nèi)徑分別為3mm、5mm、8mm及10mm。　

3.1.2　單輥熔體快淬法制備帶狀非晶合金

單輥熔體快淬法采用的設(shè)備為德國Johanna Otto公司生產(chǎn)的真空甩帶機(jī)，圖3-2^［131］為單輥熔體快淬法工作原理的示意圖。首先將母合金鑄錠用砂輪打磨去除氧化皮，放入直徑為15mm的石英管中。在氬氣條件保護(hù)下，用高頻感應(yīng)加熱將母合金熔化。然后在氬氣氣流的作用下，合金熔液經(jīng)過石英管底部的噴嘴噴射到高速旋轉(zhuǎn)的銅輥表面，通過高速旋轉(zhuǎn)的銅輥將熔體的熱量帶走，從而達(dá)到10⁴～10⁶K/s左右的冷卻速率，形成非晶薄帶。銅輥的直徑為200mm，轉(zhuǎn)速是可調(diào)的。通過采用不同的轉(zhuǎn)速獲得不同的冷卻速率。

圖3-2　甩帶裝置示意圖