一种非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于非晶合金领域，尤其涉及一种非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法。
【背景技术】
[0002] 非晶合金是一种短程有序、长程无序的结构。与传统晶态合金材料相比，其具有更 为优异的力学性能，如高屈服强度、大弹性应变极限、高疲劳抗力及高耐磨性等，同时还具 有优异的抗多种介质腐蚀的能力和具有软磁、硬磁性性能。因此，自20世纪80年代末块体 非晶合金诞生以来，就一直成为金属材料界关注的重点和热点，通过多组元成分设计降低 了非晶合金的临界冷却速度，使其在航空航天、兵器工业、精密机械乃至信息技术等方面均 有广阔的应用潜力。但是，非晶合金的制备方法对纯度要求高，对合金中非金属夹杂物及氧 含量非常敏感，这些杂质在合金冷却过程中都会成为形核质点，有研究表明，只要合金中杂 质或氧含量达到一定程度，即使提高冷却速度也不可能得到非晶体。因此，块体非晶的制备 对于制备环境条件的要求非常苛刻，制备成本高，这也限制了块体非晶走出实验室，走向工 程应用的步伐。
[0003] 因此，非晶合金冶炼一般在高真空度环境下进行，利用负压造渣与脱气，在负压环 境下，较轻的非金属夹杂物更容易上浮聚集于熔池表面而去除，熔体中气体也更容易溢出， 这种方法很大程度减少了母合金中杂质及气体含量。
[0004] 但是，单一靠高真空度来提高合金纯净度有很大局限性，因为一些微小的高熔点 氧化物粒子在高温熔体中运动非常活跃，很难完全从熔体分离而聚集于表面，另一方面，随 着熔体表面聚渣的增多表层黏度将增大，阻碍了熔体中气体的顺利排出。尤其当冶炼合金 清洁度差、表面氧化严重时，除杂效果更为有限。
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【发明内容】
[0006] 本发明为解决现有的非晶合金制备过程中存在大量杂质和氧无法去除技术问题， 提供一种可以很好的去除非晶合金中杂质和氧的非晶合金用熔剂及非晶合金冶炼方法。
[0007] 本发明提供了一种非晶合金用熔剂，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量： 冰晶石 25-55% 轻石 8-35% 光齒石 5-30% 氟盐 8-30% 氯盐 0-10%。
[0008] 本发明还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金和熔剂 分别加入到坩埚中，然后进行真空冶炼；所述熔剂为本发明所述的熔剂。
[0009] 本发明还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金熔化， 然后加入熔剂并进行真空冶炼；所述熔剂为本发明所述的熔剂。
[0010] 本发明提供的非晶合金用熔剂，可以对非晶合金母合金熔体进行吸杂和降氧处 理，减少了非晶合金母合金中难熔氧化物夹杂及氧含量，从而减少了形核质点，提高了非晶 合金母合金的非晶形成能力；同时一定程度上缓解了非晶合金制备对于制备条件要求苛刻 的程度，从而降低了制备成本、提高了制备效率，对于大块非晶合金的量产意义重大。
【具体实施方式】
[0011] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0012] 本发明提供了一种非晶合金用熔剂，所述熔剂包括以下物质和重量百分含量： 冰晶石 25-55% 轻石 8-35% 光齒石 5-30% 氟盐 8-30% 氯盐 0-10%。
[0013] 进一步优选地， 冰晶石 25-45% 轻石 15-25% 光卤石 10-25% 氟盐 8-20% 氣盐 2_5%。
[0014] 本发明的非晶合金用熔剂，所述熔剂较合金液轻，熔化后漂浮于液面，可以降低难 熔氧化物的熔点，促进漂浮在非晶合金熔体表面或包裹于合金块表面氧化物的溶解，从而 使金属和渣更容易分离，非晶合金熔体中溶解的氧、氮等气体也更易排出；另外，在非晶合 金熔体中，高熔点氧化物不为金属液润湿，多呈分散的固相质点，而本发明所述熔剂则对氧 化物有较强的润湿能力，非晶合金熔体上层的夹杂(主要为氧化物）与漂浮的熔剂接触，发 生吸附、溶解或化合作用而进入熔剂中。这时，与熔剂接触的一薄层金属液较纯，其密度比 含夹杂的金属液大而向下运动，与此同时，含夹杂较多的下层金属液则上升与熔剂接触，其 中的夹杂又不断地与熔剂发生吸附、溶解或化合而滞留在熔剂中，这一过程一直进行到整 个熔池内的夹杂几乎都被熔剂吸收。
[0015] 根据本发明所提供的非晶合金用熔剂，为了进一步提高非晶合金的纯度，所述轻 石中二氧化硅的含量不低于70wt%，氧化铝的含量不低于llwt%。
[0016] 根据本发明所提供的非晶合金用熔剂，所述氟盐没有特别的限制，只要可溶于溶 剂即可，如KF、CaF 2、MgF2中的至少一种；所述氯盐没有特别的限制，只要可溶于溶剂即可， 如KC1、CaCl 2、MgCl2中的至少一种。
[0017] 本发明还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金和熔剂 分别加入到坩埚中，然后进行真空冶炼；所述熔剂为本发明所述的熔剂。
[0018] 本发明还提供了一种非晶合金的冶炼方法，所述方法为将非晶合金母合金熔化， 然后加入熔剂并进行真空冶炼；所述熔剂为本发明所述的熔剂。
[0019] 本发明所涉及的熔剂的添加方式比较灵活，可以在装炉时置于坩埚任何位置，但 为了避免出现有少部分混合物沉积于坩埚底部而未能参与冶炼过程，从而影响除杂效果， 一般不直接把混合物置于坩埚底部；此外，只要设备条件允许也可以是在非晶母合金熔化 后通过二次加料方式加入到熔池表面。
[0020] 本发明所涉及的非晶母合金，对于非晶合金体系没有特定要求，尤其适合于含与 氧亲和力强的组元、氧溶解度高的非晶合金体系以及合金脏污、冶炼工况差的情况。可以是 利用过后的回收料，也可以是各组元单质的混合物。
[0021] 根据本发明所提供的非晶合金的冶炼方法，优选地，所述真空冶炼的真空度小于 10Pa。所述小于10Pa真空度的负压环境，在一定程度上促进了非晶合金熔体中气体的排出 和难熔氧化物的上浮而与表面熔剂发生作用。
[0022] 根据本发明所提供的非晶合金的冶炼方法，所述真空冶炼温度没有特殊要求，为 了提高熔体流动性，利于气体排出，以及促进碳粉抢夺氧的过程的发生，优选地，所述真空 冶炼的温度为ll〇〇°C -1350°C。
[0023] 根据本发明所提供的非晶合金的冶炼方法，所述真空冶炼时间没有特殊要求，为 了保证除杂、排气过程的彻底进行又不导致元素过多烧损，坩埚遭到破坏，优选地，所述真 空冶炼的时间为15_35min。
[0024] 根据本发明所提供的非晶合金的冶炼方法，所述熔剂的添加剂没有特殊要求，可 以根据非晶母合金体系、冶炼工况和所要求达到的除杂、降氧效果进行调整，优选地，所述 熔剂的添加量为母合金质量的〇. 1%_5%，进一步优选为0. 1%_2%。
[0025] 下面通过具体实施例来详细的描述本发明，所有实施例和对比例中用