[发明专利]一种具有异常放热现象的铁基非晶合金引线

说明书

本发明公开了一种具有异常放热现象的铁基非晶合金引线，其非晶合金成分为Fesubgt;66/subgt;(Ysubgt;u/subgt;Hosubgt;v/subgt;Ersubgt;w/subgt;Tmsubgt;x/subgt;)subgt;5/subgt;Nbsubgt;6/subgt;Bsubgt;23/subgt;，式中，u，v，w，x为原子百分比，u,v,w,x范围均为0.1~0.3,且满足u+v+w+x=1。本发明通过微量添加稀土元素Y、Ho、Er和Tm的方法引入在过冷液相区的异常发热现象大幅降低铁基非晶合金条带燃烧的能垒，着火温度相对于晶态金属大幅降低，使其能进行自蔓延燃烧。

技术领域

本发明属于非晶态合金领域，涉及到一种在过冷液相区具有异常放热峰且能够应用于环境友好型金属引线的Fe-Nb-B-(Y-Ho-Er-Tm)非晶合金。

背景技术

含能材料，是指在极短时间内能够迅速释放大量能量，并对外做功的物质。传统含能材料具有不稳定性和毒性，在安全、环保方面存在诸多隐患和缺陷。碱金属或碱土金属材料，如Al、Mg等具有较大的燃烧热但是着火温度较高，此外它们的高活泼性使得其在保存过程中极易被氧化。而非晶合金具有高燃烧热、较低的着火点，无毒性、高安全性等特点，是一种潜在的新型含能材料。当前能被点燃的非晶合金包括Ce-Al-Cu-Co、Cu-Zr-Al、La-Co-Al、Mg-Cu-Gd等，这些体系具有大量稀土元素或碱土金属，因而具有高活性，但也造成了这些体系作为含能材料成本的上升。因此开发一种低成本、低燃点以及高燃烧热的非晶含能材料是当前领域急需解决的关键核心问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本较低、具有显著自蔓延燃烧行为的新型铁基非晶合金体系。该Fe-Nb-B-(Y-Ho-Er-Tm)非晶合金的制备工艺简单、生产效率高、生产成本低，所获得非晶合金条带燃烧性能良好，具有较低的着火温度。

实现本发明目的的技术方案为：

一种具有异常放热现象的铁基非晶合金引线，其非晶合金成分为Fe₆₆(Y_uHo_vEr_wTm_x)₅Nb₆B₂₃，式中，u，v，w，x为原子百分比，u,v,w,x范围均为0.1~0.3,且满足 u+v+w+x=1。

所述的铁基非晶合金引线的厚度范围10~40μm，宽度范围0.5~5mm，在过冷液相区（玻璃转变温度T_g和结晶温度T_X之间）存在异常放热峰，自蔓延燃烧速率在10mm/s以上，着火温度T_i均远小于熔点T_m。

上述铁基非晶合金引线的制备方法，具体步骤如下：

第一步，按目标非晶合金成分比例将Fe₇₀B₃₀、Fe、Nb、Y、Ho、Er、Tm金属原料称量好，通过电弧熔炼的方法制得该成分的母合金铸锭，在制备非晶合金条带之前，打磨去除铸锭表面的氧化膜，防止因异质形核而发生结晶；

第二步，使用单辊旋淬甩带机制备非晶合金条带，将腔体反复抽真空、通氩气3~5次，调节感应电流使母合金铸锭熔化，待合金完全熔融以后使其喷铸到快速旋转的铜辊上并快速冷却得到所述铁基非晶合金引线。

优选地，第一步中，各金属原料的纯度需达到99%以上。

优选地，第二步中，高速旋转的铜辊转速应在3600~4500r/min的范围内调节。