金属模铸造法是到目前为止制作块体非晶合金最常用的方法，通常使用楔形铜模。传统 的金属模铸造法是把金属液直接浇注到金属模中，使金属液快速地冷却从而得到非晶态结构 的合金。金属模冷却的方法分成水冷和无水冷，水冷主要是保证合金在熔化时，模具尽可能 保持低温而不被坩埚加热。浇注法分为压差铸造、挤压铸造和真空吸铸等等。试块的形状一 般是楔形、片状、圆柱形或阶梯形等。金属模体积应足够大，以保证能够在短时间内提供足 够吸热源。楔形金属模可以在单个铸锭中能够得到不同的冷却速度，组织分析的对比性很强， 通过非晶合金的临界速度可以衡量非晶合金的非晶形成能力。

1。1。2。5 水淬法

水淬法是通过直接凝固的办法得到非晶合金的。由于设备简单，工艺易于控制而被广泛 应用。水淬法通常需要和熔融玻璃包覆合金法同时使用。常用的包覆剂是 B2O3，B2O3 既作包 覆剂，同时又隔绝了合金熔体，防止在反应过程中熔体与冷却壁直接接触而引发非均匀形核； B2O3 也是吸附剂，吸附了合金液内部的杂质粒子。采用水淬法就可以得到丝状非晶材料或棒 材。因为水的比热高于铜，导热性比铜差，冷却效率比铜模低，所以可以与石英壁发生强烈 反应的合金不适合用这种方法来制备非晶材料。

第 4  页 本科毕业设计说明书

1。1。2。6 抑制形核法

防止非均质形核的方法如下 [15]：

（1） 提高合金元素的纯度；

（2） 选择与晶核的点阵常数和晶体的结构差别较大的冷却模材料；

（3） 先考虑高热导率的冷却模；

（4） 在惰性气体的保护下熔炼和冷却合金。 常用的抑制形核技术有磁悬浮、静悬浮、落管技术、超声悬浮技术和熔融玻璃净化技术

等等[16-18]。抑制形核法因为在合金液凝固地过程中合金熔体不和容器接触或是软接触，所以 消除了异质形核的现象，有利于对玻璃态结构的形成。

1。1。2。7 非晶粉末挤压法

非晶态固体粉末在过冷液相区里的△Tx 内的粘度会有大幅度的下降，因此可以通过给予 合金液一定的压力来使合金液发生均匀的流变，进一步可以复合成块体的非晶合金。利用该 项技术制备出的大块非晶合金，不但需要密实，还需要避免合金发生晶化。制出的块体非晶 合金在纯度、尺寸以及成形性能这些方面都受到了很大的限制。

1。1。2。8 定向凝固法

采用此方法必须有效控制固/液界面前沿的定向凝固速度和温度梯度，所以定向凝固可以 达到的理论冷却速度能够经过这两个参数的乘积来估算获得。相对于其他方法，定向凝固铸 造法比较适合制作较长但截面积不大的棒状试样。

（1）单向熔化法

单向熔化法如图 1。2 所示，把合金原料放置在凹状的水冷铜模中，通过利用高能量的热 源使合金原料熔化。又因为铜模与热源至少有一个是移动的，所以在加热之后生成的固化区 之间能够得到快的固液界面移动速度 V 和较高的温度梯度 G,通过高的冷却速度使得熔体快 速的固化，进而生产出连续的块体非晶合金。到目前为止，单向熔化法已经能够制作出长为 300mm、宽为 12mm、高为 10mm 的锆基系非晶合金。文献综述

图 1。2 单向熔化法示意图

本科毕业设计说明书 第 5 页

（2）块体非晶合金的连续铸轧