[发明专利]一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法

说明书

一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法，本发明涉及充填成形方法，本发明的目的是为了解决铸造方法和普通模具达不到冷却速率要求，工业生产熔铸法对非晶合金有污染，重力场条件下铸造成形方法难以充填完整构件的问题，按照以下步骤实现的：原物料装入合金熔炼冷壁坩埚；将逆重力充填升液管伸入到合金熔炼冷壁坩埚上方；把模具直浇道对准逆重力充填升液管；启动充填舱动板驱动缸；再次启动充填舱上门驱动缸下降；连续的抽真空；启动电力输送系统开始熔炼合金；换热介质控制阀和电力输送系统进行工作；充入高纯度氩气；启动充填舱动板驱动缸；开启充填舱排气阀排出舱体内的氩气；非晶构件成形模具快速换热，本发明属于充填成形领域。

技术领域

本发明涉及充填成形方法，具体涉及一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法。

背景技术

块体非晶合金的出现，是近年来材料科学领域的非凡成就之一，由于其独特的性能一直吸引着科学家和工业设计者的目光。无论是国防尖端领域的武器装备还是IT产业的笔记本电脑、手机等都寄予极大希望。然而，制约这种优良材料产品工业化生产存在着三大难点。首先，虽然块体非晶合金有别于传统的非晶形成所需的极高冷却速率。但是，也需要相对高的冷却条件，低于临界冷却速率时合金就会晶化，不能获得完全的非晶材料。传统的铸造方法和普通模具铸型达不到这种冷却速率要求。为了满足块体非晶合金材料成形要求，必须寻求一种能够快速冷却的模具及工艺方法，瞬间把进入模具内的合金液体中的热量吸收传导出去，使模具快速冷却到块体非晶形成的临界条件以下，才能利用铸造方法获得块体非晶铸件。其次，形成非晶合金的原材料要有极高的纯净度。并且制备所涉及的环境因素也是至关重要的，在合金熔炼和铸造成形等全过程中都要严格控制成分意外的元素和氧等一切杂质的侵入。一旦微量的杂质进入液体合金中都会对块体非晶的形成造成破坏性的影响，这种微量的杂质也会直接作为形核质点导致合金晶化。传统工业生产熔铸法的熔炼炉、陶瓷坩埚和铸型对非晶合金都有污染，均不能满足块体非晶熔铸条件。为了满足块体非晶熔铸条件，也必须寻求一种避免液体合金受到污染的熔炼环境、铸型模具材料等装备。另外，块体非晶合金具有高粘滞性的特点，重力场条件下流动性能极低。利用传统的重力场条件下铸造成形方法难以充填完整的构件，对于要获得大尺寸结构复杂的非晶铸件是不可能的。所以，利用某种工艺方法强迫非晶合金液体克服重力约束平稳地充填铸型模具中，获得完整的复杂构件。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的铸造方法和普通模具达不到冷却速率要求，传统工业生产熔铸法对非晶合金有污染，传统的重力场条件下铸造成形方法难以充填完整构件的问题，进而提供一种大尺寸复杂非晶合金构件逆重力充填成形方法。

所述技术问题是通过以下方案解决的：

所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：启动熔炼舱锁紧环组件打开熔炼舱门，把配比好的合金的原物料装入合金熔炼冷壁坩埚内，关闭熔炼舱门并通过熔炼舱锁紧环组件将熔炼舱门和熔炼舱壳体密封；

步骤二：启动充填舱上门驱动缸打开浇注室充填舱上盖，将逆重力充填升液管的底部穿过舱体底部逆重力充填舱底口伸入到合金熔炼冷壁坩埚上方；

步骤三：把模具直浇道对准逆重力充填升液管的升液直管，并将非晶构件成形模具与充填舱动板固定，非晶构件成形模具、逆重力充填升液管和充填舱动板之间密封设置，并实现逆重力充填升液管内孔与非晶合金成形腔连通；

步骤四：启动充填舱动板驱动缸使充填舱动板下降压紧充填舱下门密封圈，实现熔炼舱和逆重力充填舱之间的密封；

步骤五：再次启动充填舱上门驱动缸下降，关闭充填舱上盖，使舱体顶部开口密封，至此步骤把设备形成了熔炼舱和逆重力充填舱两个独立的密封空间；

步骤六：同步启动四个充填舱动板驱动缸使充填舱动板上升，打开舱体底部逆重力充填舱底口实现熔炼舱和逆重力充填舱互通；启动冷却水源和冷却水控制阀对冷壁坩埚、感应线圈部位进行连续的冷却，启动真空机组和真空系统控制阀对熔炼舱和逆重力充填舱同时连续的抽真空；