3.1　非晶合金制備方法

3.1.1　銅模吸鑄法制備塊體非晶合金

銅模吸鑄法是利用氣體壓力差將合金熔體快速吸入銅模，獲得所需形狀鑄件的方法。銅模吸鑄法的優點是冷卻速率很快，所需控制工藝因素少，能制備較大尺寸的非晶樣品，而且可用不同的模具制備出不同復雜形狀的非晶樣品，因此得到了廣泛的應用。其實驗原理如圖3-1^［131］所示，在銅模的頂部凹槽內放置母合金，對整個爐腔抽真空（至2×10^-3Pa），然后對整個爐腔充入氬氣。利用電弧加熱母合金，待其完全熔化后，將銅模空腔與真空泵連通，利用爐腔與銅模空間之間的壓力差將合金熔體快速吸入水冷銅模，使熔體快速冷卻，形成棒狀鑄錠。

圖3-1　銅模吸鑄裝置示意圖

高真空電弧熔煉及塊體金屬非晶制備設備試驗設備的工作能力為每次可熔煉3錠50～60g中間合金，并可同時吸鑄直徑為3～10mm，長度為50～100mm左右的非晶棒。試驗溫度范圍上限為10000K，銅模內部通冷卻水進行冷卻，對于難熔金屬一般都可以采用電弧熔煉方法制備中間合金，以便后續試驗使用。

本書中以純度99.9%以上的純元素為原料，在真空電弧爐的真空度達到2×10^-3Pa時充入氬氣，在氬氣保護下，用水冷銅模坩堝熔煉母合金。為了保證母合金的成分均勻，可進行反復熔煉并適當減小鑄錠質量。本書中通常反復熔煉3～4次，鑄錠質量介于30g到50g之間。本書中采用的銅模內徑分別為3mm、5mm、8mm及10mm。　

3.1.2　單輥熔體快淬法制備帶狀非晶合金

單輥熔體快淬法采用的設備為德國Johanna Otto公司生產的真空甩帶機，圖3-2^［131］為單輥熔體快淬法工作原理的示意圖。首先將母合金鑄錠用砂輪打磨去除氧化皮，放入直徑為15mm的石英管中。在氬氣條件保護下，用高頻感應加熱將母合金熔化。然后在氬氣氣流的作用下，合金熔液經過石英管底部的噴嘴噴射到高速旋轉的銅輥表面，通過高速旋轉的銅輥將熔體的熱量帶走，從而達到10⁴～10⁶K/s左右的冷卻速率，形成非晶薄帶。銅輥的直徑為200mm，轉速是可調的。通過采用不同的轉速獲得不同的冷卻速率。

圖3-2　甩帶裝置示意圖