[发明专利]一种非晶合金纤维的制备方法及实现该制备方法的设备

权利要求书

1.一种非晶合金纤维的制备方法，其特征是：将非晶合金材料的一端固定，另一自由端与外力施加装置相连，两端中间设置加热装置，用于加热该非晶合金材料，当非晶合金材料的温度升高至玻璃转变温度与初始晶化温度之间，即位于过冷液相区宽度内，并且达到软化温度时，启动外力施加装置缓慢拉动自由端，非晶合金材料产生超塑性变形，得到非晶纤维。

2.如权利要求1所述的非晶合金纤维的制备方法，其特征是：所述的非晶合金材料为棒材、丝材或带材。

3.如权利要求1所述的非晶合金纤维的制备方法，其特征是：所述的非晶合金材料的过冷液相区宽度大于40K。

4.如权利要求2所述的非晶合金纤维的制备方法，其特征是：所述的非晶合金棒材的制备方法包括如下步骤：

步骤1：按照非晶合金的分子式对各元素及其原子摩尔含量进行配料；

步骤2：在惰性气氛保护的电弧炉中，将步骤1中所配原料混合、多次熔炼，冷却后得到母合金铸锭；

步骤3：将步骤2得到的母合金铸锭重新熔化，喷入铜模后随铜模冷却，制得非晶合金棒材；

所述的非晶合金丝材的制备方法包括如下步骤：

步骤1：按照非晶合金的分子式对各元素及其原子摩尔含量进行配料；

步骤2：在惰性气氛保护的电弧炉中，将步骤1中所配原料混合、多次熔炼，冷却后得到母合金铸锭；

步骤3：将步骤2得到的母合金铸锭重新熔化，采用高速旋转的铜辊切削熔池，利用表面张力及高速冷凝制得非晶丝材；

所述的非晶合金带的制备方法包括如下步骤：

步骤1：按照非晶合金的分子式对各元素及其原子摩尔含量进行配料；

步骤2：在惰性气氛保护的电弧炉中，将步骤1中所配原料混合、多次熔炼，冷却后得到母合金铸锭；

步骤3：将步骤2得到的母合金铸锭重新熔化，喷到高速旋转的铜辊表面冷却，制地非晶合金带材。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的非晶合金纤维的制备方法，其特征是：所述的非晶合金材料的分子式为：

Co_aFe_bNb_cM_dB_e

其中，M是Eu、Ho、Tm和Yb四种元素中的任意一种，a、b、c、d、e为原子的摩尔含量，24≤a≤56，6≤b≤38，4≤c≤8，0≤d≤5，26≤e≤31，并且a+b+c+d+e=100。

6.实现权利要求1至4中任一权利要求所述的非晶合金纤维制备方法的设备，其特征是：由中空石英管（1）、抽真空装置、加热装置，以及外力施加装置（7）组成；

所述的中空石英管（1）竖立放置，有两个开口端，分为上开口端与下开口端；石英管（1）内的上下位置分别设置夹具（2）与密封塞（3），所述的夹具（2）用于固定非晶合金材料（8）的一端，所述的密封塞（3）带有通孔，非晶合金材料（8）的另一端穿过该通孔后与外力施加装置（7）相连，在外力作用下经该通孔自由下移；

所述的加热装置由电阻丝（4）、热电偶（5）以及温度控制器（6）组成，电阻丝（4）缠绕在位于夹具（2）与密封塞（3）之间的石英管（1）的外壁，热电偶（6）用于探测石英管（1）内非晶合金材料（8）的温度；

所述的抽真空装置包括抽气泵（9）与管道（10），所述的管道（10）一端与抽气泵（9）相连，另一端与石英管（1）的上开口端相连；

所述的抽气泵（9）至密封塞（3）之间所形成的连通空间整体呈密封状。

7.如权利要求6所述的设备，其特征是：所述的密封塞（3）为橡皮塞，该橡皮塞与石英管（1）内壁的接触部位、以及橡皮塞的通孔处分别涂真空封脂。

8.如权利要求6所述的设备，其特征是：还包括拉丝模，所述的拉丝模的内孔直径小于非晶合金材料自由端的直径；所述的拉丝模固定在石英管内、并且位于密封塞上部；非晶合金材料的自由端首先通过细化处理，使其直径小于拉丝模的内孔直径后穿过拉丝模，然后穿过密封塞通孔与外力施加装置相连。

9.如权利要求6所述的设备，其特征是：还包括固定组件，所述的自由端穿过拉丝模后由固定组件固定，该固定组件穿过密封塞通孔与外力施加装置相连。

10.利用权利要求6所述的设备制备非晶合金纤维的方法，其特征是：包括如下步骤：

（1）用夹具将非晶合金材料一端固定，非晶合金材料另一端穿过密封圈上的通孔后与外力施加装置相连；

（2）开启抽气泵，将该真空电阻加热拉丝设备抽真空；

（3）电阻丝通电，加热石英管内的非晶合金材料，通过热电偶探测非晶合金材料的温度，并且通过温度控制器控制温度，当非晶合金材料的温度位于其过冷液相区宽度内，并且达到非晶合金材料的软化温度时，启动外力施加装置，所产生的外力缓慢拉动非晶合金材料的自由端，非晶合金材料产生超塑性变形得到非晶纤维。