[发明专利]一种用于制备大块非晶合金的铜模及铜模的制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种用于制备大块非晶合金的铜模及铜模的制备方法，特别涉及一种防止真空吸铸法制备大块非晶合金空心化的铜模及其制备方法。属于用于制备大块非晶合金的铜模及铜模的制备方法的改造技术。

背景技术

大块非晶合金因独特的结构导致其具有优良的综合性能，是当前材料科学、凝聚态物理及力学领域研究热点，具有广阔的应用前景。目前，形成理论的不断完善和成分设计取得的巨大进展，采用铜模真空吸铸法便可制备出绝大部分大块非晶合金体系。

真空吸铸法是制备大块非晶合金最常用、最方便的一种方法。这种方法在制备高熔点的大块非晶合金方面具有其他方法所不能比拟的独特优势。其基本工作原理是：首先利用电弧熔炼的方法熔化母合金，母合金熔化后，通过熔化腔与铜模之间的气压差所产生的吸力，将液态母合金吸入铜模，液态母合金在铜模及其外侧循环冷却水的共同作用下迅速冷却，产生较快的冷却速率，实现液态合金的快速凝固。为充分利用铜模优良的传热性能和循环冷却水的作用，将铜模与冷却水套采用螺纹联接，使两者充分接触，同时也增大了铜模与冷却水套的接触面积，因而能够提高母合金的冷却速度，更有利于获得大块非晶合金。

然而，传统铜模真空吸铸法制备大块非晶合金时，熔融合金在水冷铜模上端部熔炼凹腔中翻腾滚动，吸铸时因吸铸口顶部连接熔炼凹腔底部，易造成炉体内保护性气体在负压下顺势沿合金顶部随吸铸过程快速挤进铜模型腔，常使吸铸出的非晶合金试样呈中空，且均匀性和致密性均较差。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种使制备出的非晶合金样品填充效果好、合金均匀致密，不会出现中空现象的用于制备大块非晶合金的铜模。

本发明的另一目的在于提供一种操作简单，方便实用是铜模的制作方法。

本发明的技术方案是：本发明的用于制备大块非晶合金的铜模，包括有熔炼凹腔、吸铸口、铜模、型腔，其中铜模的一端设有熔炼凹腔，熔炼凹腔上设有吸铸口，铜模的几何中心设有型腔。

上述吸铸口设置在熔炼凹腔的端部。

上述吸铸口为火山口状吸铸口。

上述铜模的端部设有螺孔，螺孔与型腔相通，螺孔上装设有防止吸铸合金熔体流出型腔的螺钉。

本发明铜模的制备方法，包括如下步骤：

1）将紫铜圆柱按非自耗真空电弧炉水冷铜模腔尺寸及螺纹特征加工出外侧设有外螺纹的铜模的初胚，以及加工出铜模两端的连接螺纹，并加工与连接螺纹配合的螺母；

2）将铜模的初胚沿纵向轴心线切割成对称的两块铜模；

3）用螺母将对称的两块铜模固定在一起，在铜模的一端沿轴心加工螺孔，螺钉拧固在螺孔上；在铜模的另一端加工熔炼凹腔，且在熔炼凹腔的轴心位置做出吸铸口；

4）将固定铜模的螺母拧下，分开两块铜模，在铜模所设螺孔的端部与所设吸铸口的端部之间沿轴心方向加工型腔；

5）使用时用螺母将对称的两块铜模固定在一起即可。

本发明铜模在传统水冷铜模基础上在熔炼合金用凹球坩埚状熔炼凹腔底部预留铜料加工 “火山口”状吸铸口，该火山口状吸铸口呈凸出的锥形吸口，传统铜模真空吸铸法制备大块非晶合金时，熔融合金在水冷铜模上端部熔炼凹腔中翻腾滚动，吸铸时因吸铸口顶部连接熔炼凹腔底部，易造成炉体内保护性气体在负压下顺势沿合金顶部随吸铸过程快速挤进铜模型腔，常使吸铸出的合金呈中空，且均匀性和致密性差；本发明的水冷铜模熔炼凹腔内吸铸口，如同吸管插入熔融合金，吸铸时合金周围张力均匀，合金优先于保护性气体填充铜模型腔，吸铸出的非晶合金均匀致密，无中空现象出现。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的用于制备大块非晶合金的铜模及铜模的制备方法。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的用于制备大块非晶合金的铜模，包括有熔炼凹腔1、吸铸口2、铜模3、型腔5，其中铜模3的一端设有熔炼凹腔1，熔炼凹腔1上设有吸铸口2，铜模3的几何中心设有型腔5。

上述吸铸口2设置在熔炼凹腔1的端部。本实施例中，吸铸口2设置在熔炼凹腔1的端部的最低位置上。