[发明专利]压力金属模铸造成形的非晶质合金制品的制造方法和装置

说明书

本发明涉及一种由压力金属模铸造成形的非晶质合金制品的方法和装置。

适于制造非晶质合金的有单辊法、双辊法、气体喷雾法等，因为这种制造需要大约10⁴-10⁶K/s的高冷却速度才能实现。用这些方法可获得的产品的形状仅限于薄带、细丝和颗粒。这一事实大大限制了非晶质合金的应用。

因此，现在正进行着有关具有大厚度的非晶质合金成形制品的制造方法的研究，即，在不超过合金的结晶温度的温度下，例如通过挤压或冲压之类的方法对制备成粉末状的非晶质合金进行成型加工。然而，用这种方法进行制造需要非常复杂的步骤，例如需要对粉末进行筛选、对粉末进行脱气、在主成形之前对粉末进行预成形，并且还需要昂贵的设备。因此，用该方法只能制造昂贵的产品。

已公开的日本专利申请KOKAI(早期公开)No.8-199,318揭示了一种通过不同于所述粉末模制工艺的简单的工艺来制造的非晶质合金成形制品的方法，通过该方法可以这样来制造一锆基的非晶质合金棒或管子，即：设置一具有一模腔的强制冷却模，在所述模腔内开放于顶侧的一熔炉的底部上配备一熔融金属传送工具，将含有能使熔炉内的合金具有非晶质性质的元素的锆合金熔化，随后，使熔融金属传送工具向下抽送，将熔融的锆合金送入强制冷却铸模内，并使锆合金溶液在强制冷却铸模内快速冷却并凝固，从而为锆合金赋予非晶质特性。

然而，根据上述的方法铸造而成的产品的形状仅限于棒状或管状，这是因为它们的形状受到熔融金属传送工具的形状以及抽送该工具的方法的限制。此外，由于熔融合金的传送只是借助熔融金属传送工具的抽送来简单的进行，所以该方法不能对熔融合金施加大的压力。因此，采用该方法难以获得形状细致或复杂的成形制品，并且这样获得的产品难以在致密度和机械性能上有改进的余地。

因此，本发明的一个目的在于，提供一种非晶质合金成形制品的制造方法，由于将传统的金属模模制工艺与能展现一璃态转变区域的非晶质合金的质量相结合，所以通过一简单的工艺，即使在形状复杂或细致的情况下，也能高效、大批量地制造具有所需形状、尺寸精度和表面质量的非晶质合金制品。因此，可以省略进行需要精密机加工的制造，或者是显著减少例如磨削之类机加工的步骤，从而提供一低成本的、并具有极佳耐用性、强度和抗冲击性的非晶质合金成形制品。

本发明的另一目的在于，提供一种用于制造上述非晶质合金制品的结构相对较为简单的装置。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用来制造非晶质合金成形制品的方法，它包括：在一熔化用容器内熔化一能生成一非晶质合金的合金材料；借助强制冷却铸模的一直浇道、强行将所得到的熔融合金传送到一至少具有一个模腔的强制冷却铸模内，同时将压力作用在熔融合金上；以及在所述强制冷却铸模内迅速冷却和凝固所述熔融合金，由此使合金具有非晶质特性，从而获得一由含非晶相的合金制成的成形制品，其特点是，在所述强制冷却铸模的所述直浇道部分内逐渐冷却和凝固所述熔融合金，从而使所述合金在所述部分内结晶。

在一较佳实施例中，上述步骤是在一真空中或惰性气体气氛中进行的。在另一实施例中，由含有非晶相的合金制成的成形制品是通过在一熔化用容器内熔化一能生成一非晶质合金的合金材料，所述熔化用容器具有一上部开放的端部；借助强制冷却铸模的直浇道、强行将所得到的熔融合金传送到所述至少具有一个模腔的强制冷却铸模内，同时将压力作用在熔融合金上；在所述强制冷却铸模内迅速冷却和凝固所述熔融合金，由此使合金具有非晶质特性，同时将在所述强制冷却铸模的所述直浇道部分内的所述熔融金属逐渐冷却和凝固，从而使所述合金在所述部分内结晶；对藉助所述结晶作用而脆化的部分进行切割；以及其后使所述熔化用容器与所述强制冷却铸模分开，以获得一由含非晶相的合金制成的成形制品。

将熔融合金强行传送入强制冷却铸模内的作业可以较佳地藉助这样一种方法来完成，该方法包括：将一适于对熔融合金的强制性传送产生影响的熔融金属传送件可动地设置在所述熔化用容器内，并强行将保持在熔化用容器内的熔融合金传送到强制冷却铸模内，同时藉助熔融金属传送件将压力作用在充填在所述强制冷却铸模模腔内的熔融合金上。

对于该目的来说另一种可行的方法包括：预先将所述熔融金属传送件可动地设置在所述强制冷却铸模内，并移动所述熔融金属传送件，以便在所述模腔内产生负压，由此可以强行将熔融合金传送入模腔。在这种方法的另一较佳实施例中，所用的熔融合金传送件的横截面与所述强制冷却铸模的所述模腔的轮廓相一致，并且所述熔融合金传送件可滑动地设置在所述模腔内。将压力作用在所述充填在模腔内的熔融合金上的作业是通过借助直浇道将高压气体加入熔融合金而实现的。