CN103909239B - 一种非晶态合金的制备装置及方法 - Google Patents
一种非晶态合金的制备装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103909239B CN103909239B CN201410093675.5A CN201410093675A CN103909239B CN 103909239 B CN103909239 B CN 103909239B CN 201410093675 A CN201410093675 A CN 201410093675A CN 103909239 B CN103909239 B CN 103909239B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conveyer belt
- pipeline
- liquid metal
- coolant
- jet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000808 amorphous metal alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 57
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 45
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 95
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims description 47
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical group [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical group [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 7
- 229910001152 Bi alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NDXSUDIGSOJBLQ-UHFFFAOYSA-N [In][Bi][Zn][Sn] Chemical compound [In][Bi][Zn][Sn] NDXSUDIGSOJBLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- QJGQUHMNIGDVPM-BJUDXGSMSA-N Nitrogen-13 Chemical compound [13N] QJGQUHMNIGDVPM-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明公开一种非晶态合金的制备装置,包括:一熔融合金喷射***,包括熔池、第一管道、第一电磁泵及第一喷嘴,用于将所述熔池的合金熔融体通过所述第一喷嘴向下喷射;一成型机台,位于所述第一喷嘴下方,包括传送带和滚轮,所述传送带用于接收从所述第一喷嘴喷射出的所述合金熔融体;一冷却材料喷射***,所述冷却材料为液态金属,所述冷却材料喷射***包括第二喷嘴、第二电磁泵、第二管道及回收池,所述回收池中的液态金属由所述第二喷嘴向上喷射;一热量交换***,包括第三管道、机械泵和散热器,所述回收池与所述散热器通过所述第三管道连通,用于交换所述冷却材料的热量。另外,本发明还包括一种利用该制备装置的非晶态合金的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及非晶态合金制备领域,具体而言,涉及一种非晶态合金的制备装置及方法。
背景技术
非晶态合金是一种结构长程无序、短程有序、均匀、处于亚稳态的金属合金,它的制备方法有骤冷法、化学还原法、固相反应法、溅射以及气相沉积法等,其中,骤冷法是现在常用的制备方法,并已经进入工业生产阶段。
骤冷法就是将熔融液态合金以液滴形式或以柱状流、带状流形式传递到高导热能力介质上,以获得极高的冷却速率,从而得到非晶态合金。骤冷法最常见的是将合金熔体喷射到快速转动的高热导能力介质上,此种方法所选的高热导能力介质一般为热导率较高的铝或铜的旋转盘或旋转轮,冷却液通常为水。然而,水的沸点较低(100℃),在冷却熔融合金过程中,水很容易沸腾产生蒸汽,既影响冷却的速率和制备非晶态合金的效果,又对设备及人身来说具有一定的安全隐患。
因此,寻找一种既能提高非晶态合金的冷却速率和效果,又不会对设备和人身安全造成威胁的方法和设备,成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为达到上述目的,本发明提供一种非晶态合金的制备装置及方法,采用常温下为液态的金属作为冷却材料代替冷却液冷却合金熔融体,选用热导率高的钼、钨、钽、铌中的一种作为高热导能力介质,基于液态金属和钼、钨、钽或铌的超高热导率,其对熔融合金的冷却速率非常高。此外,本发明的液态金属的沸点很高(2000℃),在冷却熔融合金过程中不会出现沸腾产生蒸汽的现象,比水更加稳定可靠;将液态金属置于氮气和亚硝酸钠溶液的环境中使用,由于氮气的高稳定性及亚硝酸钠的强还原性,保证了液态金属在使用过程中不会氧化变质,影响冷却效果;同时,高温液态金属落回回收池时经过亚硝酸钠溶液可迅速降温,热量被亚硝酸钠溶液吸收;亚硝酸钠溶液吸热后通过亚硝酸钠冷却***降温后再使用。
本发明提供的一种非晶态合金的制备装置,包括:
一熔融合金喷射***,其包括熔池、第一管道、第一电磁泵及第一喷嘴,其中,所述熔池用于容纳并提供合金熔融体,所述第一管道和所述熔池通过所述第一电磁泵连接,所述第一电磁泵用于为所述合金熔融体从所述熔池流入所述第一管道提供动力;所述第一喷嘴和所述第一管道连接,并向下设置,用于使所述第一管道流出的所述合金熔融体向下喷射;
一成型机台,位于所述第一喷嘴下方,包括传送带和滚轮,所述传送带用于接收从所述第一喷嘴喷射出的所述合金熔融体,所述滚轮设在所述传送带下方,用于支撑所述传送带,并为所述传送带的运动提供动力;
一冷却材料喷射***,所述冷却材料为液态金属,所述冷却材料喷射***包括第二喷嘴、第二电磁泵、第二管道及回收池,其中,所述回收池设置于所述成型机台的下方,并与所述传送带形成封闭空间,所述回收池用于容置所述液态金属,所述第二喷嘴设于所述封闭空间中与所述第一喷嘴相对位置,并向上设置,所述第二管道上端连接于所述第二喷嘴下方,所述第二管道下端置于所述冷却材料中,所述第二管道中间设有所述第二电磁泵,所述第二电磁泵用于为所述冷却材料沿所述第二管道向上流动提供动力;
一热量交换***,用于交换所述冷却材料的热量,所述热量交换***包括第三管道、机械泵和散热器,所述第三管道一端通过所述回收池侧壁设置的开口与所述回收池连通,所述第三管道上设有所述机械泵,所述散热器与所述第三管道另一端连接。
其中,所述传送带为钼传送带、钨传送带、钽传送带或铌传送带。
其中,所述传送带与所述回收池形成的封闭空间中,所述冷却材料的上方还灌注有亚硝酸钠溶液,且所述所述亚硝酸钠溶液的上方用氮气填充。
本发明提供的一种非晶态合金的制备方法,该制备方法采用一熔融合金喷射***,用于向下喷射合金熔融体;一成型机台,用于承接所述合金熔融体;一冷却材料喷射***,设于所述成型机台下方,用于向上喷射液态金属,以使所述合金熔融体急速冷却;一热量交换***,所述热量交换***通过亚硝酸钠溶液交换所述液态金属的热量,以便所述液态金属循环用作冷却材料;该方法包括:
使所述成型机台的传送带以一定速率运动;启动所述冷却材料喷射***和所述热量交换***,使所述液态金属通过冷却材料喷射***向上喷射于所述成型机台的传送带下方;待所述热量交换***和所述冷却材料喷射***稳定后,使所述合金熔融体从所述熔融合金喷射***以一定速率向下喷射于所述成型机台的传送带上方,所述合金熔融体迅速冷凝成非晶体合金;喷射于所述成型机台的传送带下方的所述液态金属吸收所述合金熔融体的热量后回落至所述冷却材料喷射***的回收池底部;
喷射于所述成型机台的传送带下方的所述液态金属回落时经过灌装在所述冷却材料喷射***的回收池底部的所述亚硝酸钠溶液,所述亚硝酸钠溶液吸收所述液态金属的热量后,通过管道流入所述冷却材料喷射***的散热器,经所述散热器降温后后的所述亚硝酸钠溶液通过管道流入所述冷却材料喷射***的回收池。
其中,所述液态金属的沸点为2000℃,热导率为20W/(m·K)。
其中,所述液态金属为镓铟锡锌铋合金,且其质量分数为:镓59%,铟24%,锡14%,锌2%,铋1%。
其中,所述成型机台的传送带与所述冷却材料喷射***的回收池形成封闭空间,所述密闭空间上部还填充有氮气,和所述密闭空间中的所述亚硝酸钠溶液一起防止所述液态金属氧化。
其中,所述亚硝酸钠溶液的质量分数为0.1%~45%。
其中,所述传送带的材料为钼、钨、钽、铌中的一种。
与现有技术相比,本发明的有益效果表现在:
本发明提供一种非晶态合金的制备装置及方法,用常温下为液态的金属作为冷却材料代替冷却液冷却合金熔融体,选用热导率高的钼、钨、钽、铌中的一种作为高热导能力介质,所选择的冷却材料常温下为液态的金属,熔点低,沸点高,冷却***稳定可靠;基于液态金属的超高热导率,液态金属可迅速吸收合金熔融体释放出来的热量,冷却速率非常高;氮气和亚硝酸钠溶液均能防止液态金属氧化变质,装置的使用寿命较长;钼传送带、钨传送带、钽传送带或铌传送带作为传热介质,其惰性很强,与熔融合金的相容性很好,且热导率高;亚硝酸钠溶液吸收回落的高温液态金属的热量,然后再通过散热器降温。***兼顾了液态金属高冷却性能和亚硝酸钠溶液低成本的优点。
附图说明
图1为本发明一实施例的非晶态合金的制备装置示意图。
附图标记说明:1-熔池;2-第一电磁泵;3-第一管道;4-第一喷嘴;5-传送带;6-滚轮;7-第二喷嘴;8-第二电磁泵;9-第二管道;10-机械泵;11-第三管道;12-散热器;13-氮气;14-亚硝酸钠溶液;15-液态金属;16-回收池。
具体实施方式
图1为本发明一个实施例的非晶态合金的制备装置示意图。如图1所示,本发明提供的一种非晶态合金的制备装置,包括:
一熔融合金喷射***,其包括熔池1、第一管道3、第一电磁泵2及第一喷嘴4,其中,熔池1用于容纳并提供合金熔融体,第一管道3和熔池1通过第一电磁泵2连接,第一电磁泵2用于为合金熔融体从熔池1流入第一管道3提供动力;第一喷嘴4和第一管道3连接,并向下设置,用于使第一管道3流出的合金熔融体向下喷射;
一成型机台,位于第一喷嘴4的下方,包括传送带5和滚轮6,传送带5用于接收从第一喷嘴4喷射出的合金熔融体,滚轮6设在传送带5的下方,为传送带5的运动提供动力和支撑;实施时,传送带5可以为钼传送带、钨传送带、钽传送带或铌传送带;
一冷却材料喷射***,本实施例中,冷却材料为液态金属15,该冷却材料喷射***包括第二喷嘴7、第二电磁泵8、第二管道9及回收池16,其中,回收池16设置于所述成型机台的下方,并与传送带5形成封闭空间,回收池16用于容置液态金属15,第二喷嘴7设于所述封闭空间中与第一喷嘴4相对位置,并且向上设置,第二管道9上端连接于第二喷嘴7下方,第二管道9下端置于液态金属15中,第二管道9中间位置设有第二电磁泵8,第二电磁泵8用于为液态金属15沿第二管道9向上流动提供动力;实施时,传送带5与回收池16形成的封闭空间中,底部为液态金属15,液态金属15的上方还灌注有亚硝酸钠溶液14,亚硝酸钠溶液14的上方用氮气13填充,以防止液态金属5氧化。
一热量交换***,用于交换液态金属15的热量,所述热量交换***包括第三管道11、机械泵10和散热器12,第三管道11一端通过回收池16侧壁设置的开口与回收池16连通,第三管道11上设有机械泵10,散热器12与第三管道11的另一端连接。
具体实施时,滚轮6以一定的转速转动,带动传送带5以一定的速率向前移动,运行热量交换***,并启动第二电磁泵8,使液态金属15沿所述第二管道8向上流动,驱动第二喷嘴7喷射液态金属15,待冷却材料喷射***和热量交换***运行稳定以后,启动第一电磁泵2,使合金熔融体从熔池1流入第一管道3,从第一喷嘴4以一定的速率喷射到传送带5上。液态金属15迅速吸收合金熔融体释放的热量,合金熔融体迅速冷却,得到非晶态合金;同时亚硝酸钠溶液14吸收高温液态金属15的热量,降温后的液态金属15回落至回收池16的底部,通过第二管道9及第二电磁泵8循环使用,亚硝酸钠溶液14吸收回落的高温液态金属15的热量后,通过管道流入散热器12,经过散热器12降温后的亚硝酸钠溶液14通过第三管道11进入回收池16循环使用。
以下是本发明具体实施时的三个实施例。
实施例1
非晶态合金的制备装置,包括:
一熔融合金喷射***,其包括熔池1、第一管道3、第一电磁泵2及第一喷嘴4,其中,熔池1用于容纳并提供合金熔融体,第一管道3和熔池1通过第一电磁泵2连接,第一电磁泵2用于为合金熔融体从熔池1流入第一管道3提供动力;第一喷嘴4和第一管道3连接,并向下设置,用于使第一管道3流出的合金熔融体向下喷射;
一成型机台,位于第一喷嘴4的下方,包括传送带5和滚轮6,传送带5用于接收从第一喷嘴4喷射出的合金熔融体,滚轮6设在传送带5的下方,为传送带5的运动提供动力和支撑;
一冷却材料喷射***,本实施例中,冷却材料为液态金属15,该冷却材料喷射***包括第二喷嘴7、第二电磁泵8、第二管道9及回收池16,其中,回收池16设置于所述成型机台的下方,并与传送带5形成封闭空间,回收池16用于容置液态金属15,第二喷嘴7设于所述封闭空间中与第一喷嘴4相对位置,并且向上设置,第二管道9上端连接于第二喷嘴7下方,第二管道9下端置于液态金属15中,第二管道9中间位置设有第二电磁泵8,第二电磁泵8用于为液态金属15沿第二管道9向上流动提供动力;实施时,传送带5与回收池16形成的封闭空间中,底部为液态金属15,液态金属15的上方还灌注有亚硝酸钠溶液14,亚硝酸钠溶液14的上方用氮气13填充,以防止液态金属5氧化。
一热量交换***,用于交换液态金属15的热量,所述热量交换***包括第三管道11、机械泵10和散热器12,第三管道11一端通过回收池16侧壁设置的开口与回收池16连通,第三管道11上设有机械泵10,散热器12与第三管道11的另一端连接。
本实施例中,传送带5为钼传送带,厚度为3毫米,液态金属为镓铟锡锌铋合金(各组分质量分数为Ga:59%、In:24%、Sn:14%、Zn:2%、Bi:1%),其可在3摄氏度及以上温度情况下保持液态。本实施例中亚硝酸钠溶液质量分数为20%。
具体实施时,滚轮6以一定的转速转动,带动钼传送带5以一定的速率向前移动,运行热量交换***,并启动第二电磁泵8,使液态金属15沿所述第二管道8向上流动,驱动第二喷嘴7喷射液态金属15,待冷却材料喷射***和热量交换***运行稳定以后,启动第一电磁泵2,使合金熔融体从熔池1流入第一管道3,从第一喷嘴4以一定的速率喷射到钼传送带5上。液态金属15迅速吸收合金熔融体释放的热量,合金熔融体迅速冷却,得到非晶态合金;同时亚硝酸钠溶液14吸收高温液态金属15的热量,降温后的液态金属15下落至回收池16的底部,通过第二管道9及第二电磁泵8循环使用,亚硝酸钠溶液14吸收下落的高温液态金属15的热量后,通过管道流入散热器12,经过散热器12降温后的亚硝酸钠溶液14通过第三管道11进入回收池16循环使用。
实施例2
非晶态合金的制备装置,包括:
一熔融合金喷射***,其包括熔池1、第一管道3、第一电磁泵2及第一喷嘴4,其中,熔池1用于容纳并提供合金熔融体,第一管道3和熔池1通过第一电磁泵2连接,第一电磁泵2用于为合金熔融体从熔池1流入第一管道3提供动力;第一喷嘴4和第一管道3连接,并向下设置,用于使第一管道3流出的合金熔融体向下喷射;
一成型机台,位于第一喷嘴4的下方,包括传送带5和滚轮6,传送带5用于接收从第一喷嘴4喷射出的合金熔融体,滚轮6设在传送带5的下方,为传送带5的运动提供动力和支撑;
一冷却材料喷射***,本实施例中,冷却材料为液态金属15,该冷却材料喷射***包括第二喷嘴7、第二电磁泵8、第二管道9及回收池16,其中,回收池16设置于所述成型机台的下方,并与传送带5形成封闭空间,回收池16用于容置液态金属15,第二喷嘴7设于所述封闭空间中与第一喷嘴4相对位置,并且向上设置,第二管道9上端连接于第二喷嘴7下方,第二管道9下端置于液态金属15中,第二管道9中间位置设有第二电磁泵8,第二电磁泵8用于为液态金属15沿第二管道9向上流动提供动力;实施时,传送带5与回收池16形成的封闭空间中,底部为液态金属15,液态金属15的上方还灌注有亚硝酸钠溶液14,亚硝酸钠溶液14的上方用氮气13填充,以防止液态金属5氧化。
一热量交换***,用于交换液态金属15的热量,所述热量交换***包括第三管道11、机械泵10和散热器12,第三管道11一端通过回收池16侧壁设置的开口与回收池16连通,第三管道11上设有机械泵10,散热器12与第三管道11的另一端连接。
本实施例中,传送带5为钼传送带,厚度为20厘米,液态金属为镓铟锡锌铋合金(各组分质量分数为Ga:59%、In:24%、Sn:14%、Zn:2%、Bi:1%),其可在3摄氏度及以上温度情况下保持液态。本实施例中亚硝酸钠溶液质量分数为45%。
具体实施时,滚轮6以一定的转速转动,带动钼传送带5以一定的速率向前移动,运行热量交换***,并启动第二电磁泵8,使液态金属15沿所述第二管道8向上流动,驱动第二喷嘴7喷射液态金属15,待冷却材料喷射***和热量交换***运行稳定以后,启动第一电磁泵2,使合金熔融体从熔池1流入第一管道3,从第一喷嘴4以一定的速率喷射到钼传送带5上。液态金属15迅速吸收合金熔融体释放的热量,合金熔融体迅速冷却,得到非晶态合金;同时亚硝酸钠溶液14吸收高温液态金属15的热量,降温后的液态金属15下落至回收池16的底部,通过第二管道9及第二电磁泵8循环使用,亚硝酸钠溶液14吸收下落的高温液态金属15的热量后,通过管道流入散热器12,经过散热器12降温后的亚硝酸钠溶液14通过第三管道11进入回收池16循环使用。
实施例3
非晶态合金的制备装置,包括:
一熔融合金喷射***,其包括熔池1、第一管道3、第一电磁泵2及第一喷嘴4,其中,熔池1用于容纳并提供合金熔融体,第一管道3和熔池1通过第一电磁泵2连接,第一电磁泵2用于为合金熔融体从熔池1流入第一管道3提供动力;第一喷嘴4和第一管道3连接,并向下设置,用于使第一管道3流出的合金熔融体向下喷射;
一成型机台,位于第一喷嘴4的下方,包括传送带5和滚轮6,传送带5用于接收从第一喷嘴4喷射出的合金熔融体,滚轮6设在传送带5的下方,为传送带5的运动提供动力和支撑;
一冷却材料喷射***,本实施例中,冷却材料为液态金属15,该冷却材料喷射***包括第二喷嘴7、第二电磁泵8、第二管道9及回收池16,其中,回收池16设置于所述成型机台的下方,并与传送带5形成封闭空间,回收池16用于容置液态金属15,第二喷嘴7设于所述封闭空间中与第一喷嘴4相对位置,并且向上设置,第二管道9上端连接于第二喷嘴7下方,第二管道9下端置于液态金属15中,第二管道9中间位置设有第二电磁泵8,第二电磁泵8用于为液态金属15沿第二管道9向上流动提供动力;实施时,传送带5与回收池16形成的封闭空间中,底部为液态金属15,液态金属15的上方还灌注有亚硝酸钠溶液14,亚硝酸钠溶液14的上方用氮气13填充,以防止液态金属5氧化。
一热量交换***,用于交换液态金属15的热量,所述热量交换***包括第三管道11、机械泵10和散热器12,第三管道11一端通过回收池16侧壁设置的开口与回收池16连通,第三管道11上设有机械泵10,散热器12与第三管道11的另一端连接。
本实施例中,传送带5为钼传送带,厚度为50厘米,液态金属为镓铟锡锌铋合金(各组分质量分数为Ga:59%、In:24%、Sn:14%、Zn:2%、Bi:1%),其可在3摄氏度及以上温度情况下保持液态。本实施例中亚硝酸钠溶液质量分数为0.1%。
具体实施时,滚轮6以一定的转速转动,带动钼传送带5以一定的速率向前移动,运行热量交换***,并启动第二电磁泵8,使液态金属15沿所述第二管道8向上流动,驱动第二喷嘴7喷射液态金属15,待冷却材料喷射***和热量交换***稳定以后,启动第一电磁泵2,使合金熔融体从熔池1流入第一管道3,从第一喷嘴4以一定的速率喷射到钼传送带5上。液态金属15迅速吸收合金熔融体释放的热量,合金熔融体迅速冷却,得到非晶态合金;同时亚硝酸钠溶液14吸收高温液态金属15的热量,降温后的液态金属15下落至回收池16的底部,通过第二管道9及第二电磁泵8循环使用,亚硝酸钠溶液14吸收下落的高温液态金属15的热量后,通过管道流入散热器12,经过散热器12降温后的亚硝酸钠溶液14通过第三管道11进入回收池16循环使用。
通过以上具体实施例可见,钼传送带具有较高的热导率,实验证明,其冷却速率可达107K/S;同时亚硝酸钠溶液质量分数为0.1%~45%范围内均可以保证液态金属的冷却循环并起到防止液态金属氧化的作用。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种非晶态合金的制备装置,其特征在于,包括:
一熔融合金喷射***,其包括熔池、第一管道、第一电磁泵及第一喷嘴,其中,所述熔池用于容纳并提供合金熔融体,所述第一管道和所述熔池通过所述第一电磁泵连接,所述第一电磁泵用于为所述合金熔融体从所述熔池流入所述第一管道提供动力;所述第一喷嘴和所述第一管道连接,并向下设置,用于使所述第一管道流出的所述合金熔融体向下喷射;
一成型机台,位于所述第一喷嘴下方,包括传送带和滚轮,所述传送带用于接收从所述第一喷嘴喷射出的所述合金熔融体,所述滚轮设在所述传送带下方,用于支撑所述传送带,并为所述传送带的运动提供动力;
一冷却材料喷射***,所述冷却材料为镓铟锡锌铋合金,且其质量分数为:镓59%,铟24%,锡14%,锌2%,铋1%,所述冷却材料喷射***包括第二喷嘴、第二电磁泵、第二管道及回收池,其中,所述回收池置于所述成型机台的下方,并与所述传送带形成封闭空间,所述回收池用于容置所述冷却材料,所述第二喷嘴设于所述封闭空间中与所述第一喷嘴相对位置,并向上设置,所述第二管道上端连接于所述第二喷嘴下方,所述第二管道下端置于所述冷却材料中,所述第二管道中间设有所述第二电磁泵,所述第二电磁泵用于为所述冷却材料沿所述第二管道向上流动提供动力;
一热量交换***,用于交换所述冷却材料的热量,所述热量交换***包括第三管道、机械泵和散热器,所述第三管道一端通过所述回收池侧壁设置的开口与所述回收池连通,所述第三管道上设有所述机械泵,所述散热器与所述第三管道另一端连接。
2.根据权利要求1所述的非晶态合金的制备装置,其特征在于,所述传送带为钼传送带、钨传送带、钽传送带或铌传送带。
3.根据权利要求1所述的非晶态合金的制备装置,其特征在于,所述传送带与所述回收池形成的封闭空间中,所述冷却材料的上方还灌注有亚硝酸钠溶液,且所述亚硝酸钠溶液上方用氮气填充。
4.一种非晶态合金的制备方法,其特征在于,该制备方法采用一熔融合金喷射***,用于向下喷射合金熔融体;一成型机台,用于承接所述合金熔融体;一冷却材料喷射***,设于所述成型机台下方,用于向上喷射液态金属,所述液态金属为镓铟锡锌铋合金,且其质量分数为:镓59%,铟24%,锡14%,锌2%,铋1%,以使所述合金熔融体急速冷却;一热量交换***,所述热量交换***通过亚硝酸钠溶液交换所述液态金属的热量,以便所述液态金属循环用作冷却材料;该方法包括:
使所述成型机台的传送带以一定速率运动;启动所述冷却材料喷射***和所述热量交换***,将所述液态金属通过冷却材料喷射***向上喷射于所述成型机台的传送带下方;待所述热量交换***和所述冷却材料喷射***运行稳定后,将所述合金熔融体通过所述熔融合金喷射***以一定速率向下喷射于所述成型机台的传送带上方,所述合金熔融体迅速冷凝成非晶态合金;喷射于所述成型机台的传送带下方的所述液态金属吸收所述合金熔融体的热量后回落至所述冷却材料喷射***的回收池底部;
喷射于所述成型机台的传送带下方的所述液态金属回落时经过灌装在所述冷却材料喷射***的回收池中的所述亚硝酸钠溶液,所述亚硝酸钠溶液吸收所述液态金属的热量后,通过管道流入所述冷却材料喷射***的散热器,经所述散热器降温后的所述亚硝酸钠溶液通过管道回流入所述冷却材料喷射***的回收池。
5.根据权利要求4所述的非晶态合金的制备方法,其特征在于,所述液态金属的沸点为2000℃,热导率为20W/(m·K)。
6.根据权利要求4所述的非晶态合金的制备方法,其特征在于,所述成型机台的传送带与所述冷却材料喷射***的回收池形成封闭空间,所述封闭空间上部还填充有氮气,所述氮气和所述封闭空间中的所述亚硝酸钠溶液一起防止所述液态金属氧化。
7.根据权利要求4所述的非晶态合金的制备方法,其特征在于,所述亚硝酸钠溶液的质量分数为0.1%~45%。
8.根据权利要求4所述的非晶态合金的制备方法,其特征在于,所述传送带的材料为钼、钨、钽、铌中的一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410093675.5A CN103909239B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 一种非晶态合金的制备装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410093675.5A CN103909239B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 一种非晶态合金的制备装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103909239A CN103909239A (zh) | 2014-07-09 |
CN103909239B true CN103909239B (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=51035414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410093675.5A Expired - Fee Related CN103909239B (zh) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | 一种非晶态合金的制备装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103909239B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104676990B (zh) * | 2015-02-06 | 2016-12-07 | 梁勇新 | 无缝金属循环冰粒体的冷却液灌注方法 |
CN108400289A (zh) * | 2017-02-07 | 2018-08-14 | 万向二三股份公司 | 一种碳包覆锡基合金负极材料及其制备方法 |
CN107052287A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-08-18 | 广东合新材料研究院有限公司 | 非晶合金射流急冷装置 |
CN107979957A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-01 | 云南靖创液态金属热控技术研发有限公司 | 一种射流散热设备 |
CN111534282A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-08-14 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种低熔点高体积潜热的相变储热材料及其制备方法和应用 |
CN114406215A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-04-29 | 钢铁研究总院 | 一种利用液态金属进行强制冷却的真空快淬冷却*** |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4060430A (en) * | 1974-08-21 | 1977-11-29 | Allied Chemical Corporation | Production of filaments of hexagonal close-packed metals and alloys thereof |
JPS62248544A (ja) * | 1986-04-22 | 1987-10-29 | Tohoku Metal Ind Ltd | 超急冷非晶質合金の薄帯の製造方法 |
US4721154A (en) * | 1986-03-14 | 1988-01-26 | Sulzer-Escher Wyss Ag | Method of, and apparatus for, the continuous casting of rapidly solidifying material |
JPH02220745A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-03 | Senju Metal Ind Co Ltd | 連続鋳造方法および装置 |
CN101077517A (zh) * | 2007-07-05 | 2007-11-28 | 上海安泰至高非晶金属有限公司 | 非晶移动式制带生产方法 |
-
2014
- 2014-03-13 CN CN201410093675.5A patent/CN103909239B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4060430A (en) * | 1974-08-21 | 1977-11-29 | Allied Chemical Corporation | Production of filaments of hexagonal close-packed metals and alloys thereof |
US4721154A (en) * | 1986-03-14 | 1988-01-26 | Sulzer-Escher Wyss Ag | Method of, and apparatus for, the continuous casting of rapidly solidifying material |
JPS62248544A (ja) * | 1986-04-22 | 1987-10-29 | Tohoku Metal Ind Ltd | 超急冷非晶質合金の薄帯の製造方法 |
JPH02220745A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-03 | Senju Metal Ind Co Ltd | 連続鋳造方法および装置 |
CN101077517A (zh) * | 2007-07-05 | 2007-11-28 | 上海安泰至高非晶金属有限公司 | 非晶移动式制带生产方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103909239A (zh) | 2014-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103909239B (zh) | 一种非晶态合金的制备装置及方法 | |
WO2011132612A1 (ja) | 液体金属冷却型原子炉及びその除熱方法 | |
CN101786156A (zh) | 一种用于定向凝固的冷却方法及装置 | |
CA3106902A1 (en) | Thermal management system | |
CN109652108B (zh) | 改性沥青用发育装置 | |
RU2015118052A (ru) | Способ и устройство для переноса тепловой энергии с помощью материалов, изменяющих свое агрегатное состояние | |
Nomura et al. | Improvement on heat release performance of direct-contact heat exchanger using phase change material for recovery of low temperature exhaust heat | |
CA3106856A1 (en) | Thermal management system | |
CN104607642A (zh) | 雾化室降温循环***及采用该***对雾化室降温的方法 | |
CN204902600U (zh) | 一种中频炉冷却*** | |
CN104625064A (zh) | 喷射成形降温***及采用该***降低锭坯温度的方法 | |
JP6630946B2 (ja) | 潜熱蓄熱装置 | |
KR20130012907A (ko) | 원자력 발전용 갈륨 피동안전계통 | |
JP2012032276A (ja) | 炉心溶融物冷却装置および格納容器 | |
CN109773166B (zh) | 一种液态金属循环冷却***及其冷却方法 | |
TW201601829A (zh) | 反應器系統及其用途 | |
CN108300823A (zh) | 一种熔渣流输送装置及熔渣粒化取热*** | |
JP6473656B2 (ja) | 金属物洗浄装置及び金属物の洗浄方法 | |
JP6378520B2 (ja) | 熱媒排出装置 | |
CN102459076B (zh) | 硅熔液的搬运部件和硅熔液的搬运方法 | |
Furuya et al. | Prescription for use of vapor explosion retardant into salt water | |
CN206643309U (zh) | 一种新型锭模 | |
CN207299982U (zh) | 一种用于炼油装置的冷却器 | |
CN205815665U (zh) | 一种反应釜冷却*** | |
CN207730032U (zh) | 一种硅锭热量的回收装置及回收利用*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160120 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |