단일 롤러 용융 방사 시스템은 용융된 합금을 결정화를 방지하는 극한 냉각 속도에 노출시켜 비정질화를 촉진합니다.
Fe73.5-xB9Si14Cu1Nb2.5Mx 합금의 경우, 이 시스템은 유도 코일을 사용하여 잉곳을 다시 용융시키고 고속으로 회전하는 구리 롤러에 용융물을 고압 가스로 분사하여 작동합니다. 롤러의 높은 선속도는 열을 즉시 추출하여 원자를 무질서한 상태로 동결시켜 약 20 마이크로미터 두께의 유연한 비정질 리본을 형성합니다.
이 공정의 핵심은 "시간-온도" 경쟁입니다. 즉, 회전하는 롤러에 의해 생성된 냉각 속도는 원자가 결정 격자로 조직화되는 데 필요한 시간보다 빨라야 합니다.
급속 고화의 역학
재용융 및 주입
이 공정은 사전 합금된 잉곳을 가져와 유도 코일을 사용하여 회전 시스템 내부에서 다시 용융시키는 것으로 시작됩니다.
합금이 완전히 용융되면 고압 가스를 사용하여 액체 금속을 노즐을 통해 강제로 밀어냅니다.
이 분사는 아래의 냉각 표면으로 정밀한 용융 재료 흐름을 지시합니다.
구리 롤러의 역할
이 시스템의 핵심 구성 요소는 극도로 높은 속도로 회전하는 구리 냉각 롤러입니다.
구리는 높은 열전도율 때문에 선택되며, 용융된 흐름에 대한 즉각적인 열 싱크 역할을 합니다.
롤러는 초당 수십 미터의 선속도를 달성하며, 이는 용융물을 얇은 층으로 끌어들이는 데 중요합니다.
원자 구조 잠금
용융된 흐름과 초고속 롤러의 접촉은 거대한 온도 구배를 생성합니다.
이는 합금의 온도를 즉시 낮추는 급속 냉각 속도로 이어집니다.
냉각이 너무 갑작스럽기 때문에 원자는 핵 생성되거나 결정 구조로 배열되기 전에 무질서한 위치에 동결됩니다.
합금 준비의 중요성
용융 방사기는 비정질 상태를 생성하지만, 결과의 품질은 전구체 잉곳에 따라 달라집니다.
균질성 달성
용융 방사 전에 Fe73.5-xB9Si14Cu1Nb2.5Mx 잉곳은 아크 용융로에서 준비되어야 합니다.
이 단계는 니오븀, 몰리브덴 또는 텅스텐과 같은 고융점 원소가 완전히 용융되어 철 기반과 혼합되도록 보장합니다.
균일한 분포 보장
아크 용융 공정에는 잉곳을 반복적으로 뒤집고 다시 용융하는 과정이 포함됩니다.
이는 다양한 원자 질량을 가진 전이 금속이 매우 균일한 거시적 분포를 달성하도록 보장합니다.
이러한 균질성이 없으면 용융 방사 공정에서 리본 전체에 걸쳐 비정질 특성이 일관되지 않을 수 있습니다.
절충점 이해
치수 제한
이 냉각 방법의 물리학은 엄격한 크기 제약을 부과합니다.
비정질화를 위한 냉각 속도를 유지하기 위해 제품은 일반적으로 두께 약 20 마이크로미터의 리본과 같은 얇은 형상으로 제한됩니다.
단일 롤러 시스템을 사용하여 벌크 형태의 두꺼운 부품을 생산할 수 없습니다. 왜냐하면 결정화를 방지하기 위해 열이 재료 중심에서 충분히 빨리 빠져나갈 수 없기 때문입니다.
산화에 대한 민감성
산화물의 존재는 비정질 구조를 방해할 수 있습니다.
전구체 준비는 산화를 방지하기 위해 고진공 및 고순도 아르곤 분위기에 의존합니다.
아크 용융 또는 방사 중에 산소가 용융물에 오염되면 원치 않는 결정화를 유발할 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
- 완전히 비정질 구조를 만드는 것이 주요 초점이라면: 롤러의 선속도를 최대화하여 합금의 결정화 동역학을 "따라잡도록" 하십시오.
- 재료 일관성이 주요 초점이라면: 고융점 원소를 완전히 분산시키기 위해 전구체 잉곳이 아크로에서 여러 번 뒤집고 용융되었는지 확인하십시오.
정밀한 전구체 균질화와 단일 롤러 시스템의 극한 냉각 속도를 결합함으로써 이 복잡한 합금을 고성능 금속 유리로 효과적으로 고정할 수 있습니다.
요약 표:
| 공정 구성 요소 | 기능적 역할 | 주요 결과 |
|---|---|---|
| 유도 코일 | 합금 잉곳의 제어된 재용융 | 균질한 용융 상태 |
| 고압 가스 | 정밀 노즐을 통한 빠른 분사 | 일관된 용융 흐름 전달 |
| 구리 롤러 | 높은 열전도율 및 고속 회전 | 즉각적인 열 추출 |
| 선속도 | 초당 수십 미터 | 비정질 구조 (20μm 리본) |
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시각적 가이드
참고문헌
- Subong An, Jae Won Jeong. Fine-Grained High-Permeability Fe73.5−xB9Si14Cu1Nb2.5Mx (M = Mo or W) Nanocrystalline Alloys with Co-Added Heterogeneous Transition Metal Elements. DOI: 10.3390/met14121424
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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