第四章-非晶材料制备技术.ppt

* 转块流满，冷压。转慢流快，液体被甩出。 * 3、坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。对于单元系和多元系的固相烧结，烧结温度比所用的金属及合金的熔点低；对于多元系的液相烧结，烧结温度一般比其中难熔成分的熔点低，而高于易熔成分的熔点。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。 如果在烧结以后采取急冷的方法，就可以得到非晶材料或者产品。 4、产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如精整、浸油、机加工、热处理及电镀。 此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第31页。 * 粉末冶金法制备非晶合金的缺点： 1、由于合金硬度高，粉末压制的致密度受到限制； 2、由于烧结温度不能太高（﹤600℃），要在粉末的晶化 温度以下，因此最终产品的强度往往不及非晶本身的强 度。 3、有时采用粘结成型，粘结剂的加入会使大块非晶材料的 致密度强度下降，而且产品的性能与粘结剂有很大关 系，这些使得粉末冶金法制备大块非晶技术的应用不是 很广泛。 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第32页。 * 粉末冶金材料和制品的今后发展方向： 1、有代表性的铁基合金，将向大体积的精密制品，高质量 的结构零部件发展。 2、制造具有均匀显微组织结构的、加工困难而完全致密的 高性能合金。 3、用增强致密化过程来制造一般含有混 合相组成的特殊 合金。 4、制造非均匀材料、非晶态、微晶或者亚稳合金。 5、加工独特的和非一般形态或成分的复合零部件。 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第33页。 * 2）液体急冷法 实施原理 将液体以大于105℃/s的速度急冷，使液体中紊 乱的原子排列保留下来，成为固体，即得非晶。 要求条件 ① 液体必须与基板接触良好 ② 液体层必须相当薄 ③ 液体与基板从接触开始至凝固终止的时间尽量短 ④ 基板导热性好 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第34页。 * 液相急冷是目前制备各种非晶态金属和合金的主要方法之一，并 已经进入工业化生产阶段。它的基本特点是先将金属或合金加热熔融 成液态，然后通过不同途径使它们以105~108℃/s的高速冷却，这时液 态的无序结构得以保存下来而形成非晶态，样品以制备方法不同，可 以成几微米到几十微米的薄片、薄带或细丝状。 快速冷却可以采用多种方法，例如： ① 将熔融的金属液滴用喷枪以极高的速度喷射到导热性好的大块金属冷砧上； ② 让金属液滴被快速移动活塞达到金属砧座上，形成厚薄均匀的非晶态金属箔片； ③ 用加压惰性气体把液态金属从直径为几微米的石英喷嘴中喷出，形成均匀的熔融金属细流，连续喷到高速旋转（每分钟约2000-10000转）的一对轧辊之间（“双辊急冷法”）或者喷射到高速旋转的冷却圆筒表面（“单滚筒离心急冷法”）而形成非晶态。 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第35页。 * 实施工艺介绍 ① 喷枪法 将金属装入一个底部有小孔的石墨坩埚中，小孔直径大约1mm，坩埚由感应加热或电阻加热，使金属在惰性气体气氛中熔化。起初，由于孔径小，表面张力使得液体金属不至于下落。然后用冲击波从上至下使熔体从小孔喷出，打在坩埚下面的一个过冷铜板上（铜板浸在冷液氮中），迅速冷却成为非晶。 该法的特点是冷却速率高，所得样品规格一般在 10×20~30×5~25mm，形状不规则、厚度不均匀且疏松多孔、表面不光滑。 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第36页。 * ② 锤砧法 将熔体落入两个相对运动而导热良好的表面之间，受到挤压后迅速冷却而成非晶。 特点是制得的非晶薄材厚度均匀、表面光滑、致密度高，但冷却速率不及喷枪法（105～106℃/s），不能连续生 产，效率低。 可与喷枪法相结合，优点多而克服了互相的缺点。 第四章-非晶材料制备技术全文共61页，当前为第37页。 * ③ 离心法 将少量合金装入一个底部有小 孔的石英管内，用高频感应炉或管 式炉使之熔化后，随即将石英管降 至一个高速旋转的圆筒中，并用高 压气体迫使熔体从小孔流出，喷到 圆筒内壁。缓缓提升石英管，可得到螺旋状的非晶条带。