3.1　非晶合金制备方法

3.1.1　铜模吸铸法制备块体非晶合金

铜模吸铸法是利用气体压力差将合金熔体快速吸入铜模，获得所需形状铸件的方法。铜模吸铸法的优点是冷却速率很快，所需控制工艺因素少，能制备较大尺寸的非晶样品，而且可用不同的模具制备出不同复杂形状的非晶样品，因此得到了广泛的应用。其实验原理如图3-1^［131］所示，在铜模的顶部凹槽内放置母合金，对整个炉腔抽真空（至2×10^-3Pa），然后对整个炉腔充入氩气。利用电弧加热母合金，待其完全熔化后，将铜模空腔与真空泵连通，利用炉腔与铜模空间之间的压力差将合金熔体快速吸入水冷铜模，使熔体快速冷却，形成棒状铸锭。

图3-1　铜模吸铸装置示意图

高真空电弧熔炼及块体金属非晶制备设备试验设备的工作能力为每次可熔炼3锭50～60g中间合金，并可同时吸铸直径为3～10mm，长度为50～100mm左右的非晶棒。试验温度范围上限为10000K，铜模内部通冷却水进行冷却，对于难熔金属一般都可以采用电弧熔炼方法制备中间合金，以便后续试验使用。

本书中以纯度99.9%以上的纯元素为原料，在真空电弧炉的真空度达到2×10^-3Pa时充入氩气，在氩气保护下，用水冷铜模坩埚熔炼母合金。为了保证母合金的成分均匀，可进行反复熔炼并适当减小铸锭质量。本书中通常反复熔炼3～4次，铸锭质量介于30g到50g之间。本书中采用的铜模内径分别为3mm、5mm、8mm及10mm。　

3.1.2　单辊熔体快淬法制备带状非晶合金

单辊熔体快淬法采用的设备为德国Johanna Otto公司生产的真空甩带机，图3-2^［131］为单辊熔体快淬法工作原理的示意图。首先将母合金铸锭用砂轮打磨去除氧化皮，放入直径为15mm的石英管中。在氩气条件保护下，用高频感应加热将母合金熔化。然后在氩气气流的作用下，合金熔液经过石英管底部的喷嘴喷射到高速旋转的铜辊表面，通过高速旋转的铜辊将熔体的热量带走，从而达到10⁴～10⁶K/s左右的冷却速率，形成非晶薄带。铜辊的直径为200mm，转速是可调的。通过采用不同的转速获得不同的冷却速率。

图3-2　甩带装置示意图