[科普中國]-單輥急冷法

單輥急冷法是一種快速凝固技術(shù)。單輥熔體急冷是將熔融合金噴向高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面，噴射時在輥面上形成一個動平衡熔潭，熔融合金快速固化形成連續(xù)的非晶或微晶條帶的方法。

定義單輥急冷法是一種快速凝固技術(shù)。單輥熔體急冷是將熔融合金噴向高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面，噴射時在輥面上形成一個動平衡熔潭，熔融合金快速固化形成連續(xù)的非晶或微晶條帶的方法1。

基本過程基本過程是使金屬熔體沿冷卻基板迅速鋪展開，由于金屬熔體薄層直接與高導(dǎo)熱性的冷卻基體良好接觸，可以獲得很高的冷卻速度，形成非晶或微晶薄片、細絲或者薄帶。將熔融金屬從沖擊管中沖擊出來，使之噴射到具有高導(dǎo)熱性的基板表面凝固，首次從熔體直接獲得了非晶態(tài)合金(Au-Si )。出現(xiàn)了能制得連續(xù)的非晶態(tài)合金條帶的方法—外圓法后，熔體急冷技術(shù)很快被應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)2。

種類根據(jù)冷卻基體種類，把熔體急冷法分兩種：

(1)單基體急冷法：金屬熔體在氣體或重力作用下通過噴嘴噴射到高速旋轉(zhuǎn)的金屬輥輪表面(如銅、鉬或鋼)，或旋轉(zhuǎn)的輪或盤掠過熔體抽取，連續(xù)形成厚20-60μm的條帶。

(2)雙基體急冷法：金屬熔體在活塞和砧之間，或在兩個活塞之間被沖擊形成薄帶，這種技術(shù)叫做錘砧法還有一種叫雙輥急冷法，金屬熔體從噴嘴噴射到兩個相向旋轉(zhuǎn)的輥輪內(nèi).連續(xù)形成條帶。由于雙輥急冷法用雙輥冷卻，冷卻速度比單輥急冷法更高，形成的條帶表面更光滑，尺寸更均一。在非晶態(tài)合金生產(chǎn)中，常用的是單輥急冷法.因其能生產(chǎn)連續(xù)的條帶、細絲或薄片，且產(chǎn)量大，生產(chǎn)成本低3。

工藝參數(shù)輥熔體急冷方法的主要工藝參數(shù)有：噴射壓力P；冷卻輥表面線速度v；噴射距離D；液流的噴射傾角a等。調(diào)整和控制好這些相互關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)，才可能獲得優(yōu)質(zhì)的非晶態(tài)合金。一般熔體噴射溫度可控制在熔點以上10~200℃；噴射壓力為4.9×104~9.6×105Pa；噴管與輥面的法線約成14度角；輥面線速度為10~35m/s。噴射時，噴嘴距輥面距離要盡量小，最好小到與條帶的厚度相近。輥子的材料可為鈹青銅或紫銅，也可用不銹鋼。噴嘴通常用石英管制作，如熔化高熔點合金或大量生產(chǎn)時，亦可采用氮化硼等陶瓷耐火材料。如需制備活性元素(如鈦等)的合金條帶，則整個過程應(yīng)在真空或惰性氣氛中進行，條帶寬度可通過噴嘴的形狀和尺寸來控制(其形狀可為圓孔、長方孔或排孔)4。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)