[发明专利]提高Zr基非晶合金深冷循环诱导回春能力的装置及工艺

说明书

一种提高Zr基非晶合金深冷循环诱导回春能力的装置及工艺，本发明通过在特殊的预处理装置中配制不同比例的氢氩、氢氧、氢氮混合气，运用等离子电弧熔炼技术制备出Zr基非晶合金，并通过相应装置对熔炼炉内气体进行实时监测。并对Zr基非晶进行深冷循环，通过技术手段提升非晶合金能量，提高了能量区间，为完善金属玻璃塑性变形理论提供更多直接的实验数据。借助非晶合金处于热力学数下的能量变化。为研究不同能量下非晶合金的结构、性能提供了新的工艺方案。

技术领域

本发明属于采用预处理方法提高非晶合金的深冷循环诱导结构回春的技术领域，具体涉及一种采用预处理方法提高Zr基非晶合金深冷循环诱导回春能力的装置及工艺。

背景技术

块体非晶合金具有高强度、高硬度、大弹性应变极限等优异的力学性能，是一种极具应用前景的先进金属材料。

深冷循环处理是指在室温和低温之间循环进行的一种热处理方法。相比较于其它增韧处理方法，深冷循环处理具有很多优点，例如:不破坏样品、不会导致晶化、成本低、操作简单、不受样品尺寸限制等，被认为是一种很有效的增韧方法。

铸态或已经发生部分结构弛豫的玻璃可以通过外部能量注入而使其结构恢复活力。此过程为物理老化的逆过程，可以激发出更加复杂的势能景观。非晶合金能量回复的“年轻化”过程可以称为结构回春。近年来，因非晶合金回春的科学和工程意义重大而受到越来越多的关注。现有研究中对于非晶合金使用单一深冷循环处理诱导结构回春存在上限，致使回春能力不足、回春效果不明显。

发明内容

发明目的

本发明针对现有研究中非晶合金使用单一深冷循环处理诱导结构回春存在上限，致使回春能力不足、回春效果不明显的技术问题，提供了一种采用预处理方法提高Zr基非晶合金深冷循环诱导回春能力的装置及工艺。

技术方案

提高Zr基非晶合金深冷循环诱导回春能力的装置，其特征在于：

该装置的铜坩埚设于真空炉的底部，真空炉内设有钨极，真空炉的一端通过管道连接三通切换球阀，三通切换球阀的入口为充气口，充气口连接混合气罐，混合气罐通过流量开关阀连接多个气体瓶；三通切换球阀的出口连接压力变送器的入口，压力变送器出口连接取样开关阀的入口，取样开关阀的出口连接过滤器的入口，过滤器的出口有两条路径：一条通过过滤器连接三通型的气体转换阀的一端，气体转换阀的第二端连接标气，气体转换阀的第三端连接样气分析仪的入口，样气分析仪的出口连接排气阀的入口，排气阀的出口连接调节阀的一端，调节阀的另一端通过气泵连接三通切换阀的一端，三通切换阀的第二端连接真空炉，三通切换阀的第三端连接排气口；过滤器出口的另一条路径连接排污口。

所述多个气体瓶包括：氢气瓶、氩气瓶、氮气瓶和氧气瓶，这些气体通过混合气罐进行混合，得到预设的气体含量百分比，通过三通切换球阀进入真空炉中。

一种如上所述的提高Zr基非晶合金深冷循环诱导回春能力的工艺，其特征在于：在权利要求1的预处理装置中配制不同比例的混合气，运用等离子体电弧熔炼技术制备出Zr基非晶合金，并通过相应装置对熔炼炉内气体进行实时监测；最后通过深冷循环对进行预处理非晶合金以及未进行预处理的非晶合金在深冷循环处理下进行回春处理。

所用的Zr基非晶包括Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅、Zr₅₇Cu_15.4Ni_12.6Al₁₀Nb_5，成分均为原子百分比，原材料纯度均大于99.9Wt％；工艺制作包括：将材料熔铸成纽扣锭，之后通过吸铸做成块体非晶，之后在通过深冷循环处理，进而对组织及性能进行研究，得到深冷循环与结构回春的效果。