低燃點合金纖維及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一系列合金材料的制作方法，尤其是低燃點合金纖維及其制備方法。該合金纖維經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金纖維在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機的火焰即可引燃合金纖維。本發(fā)明的有益效果是，與堿金屬、鎂、鋁、鈦、鋯等活潑純金屬相比，通過本發(fā)明制備得到的低燃點合金纖維處于非晶態(tài)，具有很好的耐蝕性、抗氧化性，在常溫常壓下的空氣中就可以安全存儲，不需要在保護介質(zhì)中存儲，儲存便利，運輸安全。
【專利說明】 低燃點合金纖維及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一系列合金材料的制作方法，尤其是低燃點合金纖維及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]燃燒是一種我們熟悉的化學(xué)反應(yīng)形式。金屬的燃點一般都很高，在空氣中難以發(fā)生燃燒反應(yīng)。某些低熔點的堿金屬(如鉀、鈉等)的燃點低，能夠在空氣中燃燒。另外，某些活潑純金屬粉(鈦粉、鋯粉、鋁粉、鎂粉等)燃燒釋放大量的熱能，作為金屬燃燒劑在高能固體推進(jìn)劑、高能炸藥及火工品等方面廣泛使用。但這些金屬粉燃點較高，表面很容易氧化導(dǎo)致活性大幅降低。合金表面相對抗氧化性好，且可能具備貯氫能力，燃燒過程中能夠釋放更多的能量。另外，在某些火工品中需要容易引燃而且強度很高的金屬材料，這些都是純金屬材料不能勝任的。因此，低燃點合金更具發(fā)展和應(yīng)用潛力。到目前為止，國內(nèi)外尚未有關(guān)在空氣中能夠燃燒的低燃點合金的報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種能在空氣中燃燒的低燃點合金纖維及其制作方法。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:該合金纖維成分表達(dá)式為=Zra(AlTi)JMc (40 彡 a 彡 70，5 彡 b 彡 20，10 彡 c 彡 30，a+b+c = 100) ,Zra(NbjPd)bAlcTMd (40 ^ a ^ 60,
I^ 10, 5 ^ c ^ 15,15 ^ 40，a+b+c+d = 100) ,TiaZrbTMc (40 ^ a ^ 60, 30 ^ b ^ 40,20彡c彡40，a+b+c = 100)、MgaLnbMc(Ln為鑭系金屬，M為Ni或者Cu或者Zn元素)(40 彡 a 彡 65，3 彡 b 彡 10，10 彡 c 彡 30，a+b+c = 100) ,LnaAlbTMc (40 ^ a ^ 70,10 ^ b ^ 25,20 彡 c 彡 40，a+b+c = 100) ,CuaZrb (Al, Ti) c(40 彡 a 彡 60，30 彡 b 彡 50，3 彡 c 彡 15，a+b+c=100)、Fea(Zr, Nb, Mo)b(Al, Ga)c(P, B, C，Si)d(40 彡 a 彡 75,0 彡 b 彡 20,0 彡 c 彡 15，10 彡 d 彡 30，a+b+c+d = 100)、Nia(Zr, Hf, Nb)b(Ti, Al)cTMd(40 彡 a 彡 60，O 彡 b 彡 20，O 彡 c 彡 15，10 彡 d 彡 40，a+b+c+d = 100)、CoaFeb(Ta, Hf, Nb)。(B，C)d(40 彡 a 彡 60，20彡b彡40，3彡c彡15，15彡d彡35，a+b+c+d = 100)中的一種，其中a、b、c、d均為原子百分?jǐn)?shù)，TM為VI?VIII族過渡金屬。
[0005]低燃點合金纖維制作方法
[0006]步驟一，氬氣保護下，反復(fù)重熔鑄錠；
[0007]步驟二，合將金鑄錠固定在抽拉裝置并置于一定內(nèi)徑的石英坩堝內(nèi)，抽真空后充入壓力高純氬；
[0008]步驟三，將合金鑄錠加熱后熔化，合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為30-50 μ m的合金纖維。
[0009]通過以上制備方法獲得的合金纖維，經(jīng)X-射線衍射證實為完全的非晶態(tài)。這些合金纖維具有很低的燃點(約300°C?500°C )，在空氣中一般打火機的火焰即可引燃這些合金纖維。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，與堿金屬、鎂、鋁、鈦、鋯等活潑純金屬相比，通過本發(fā)明制備得到的低燃點合金纖維處于非晶態(tài)，具有很好的耐蝕性、抗氧化性，在常溫常壓下的空氣中就可以安全存儲，不需要在保護介質(zhì)中存儲，儲存便利，運輸安全。
[0011]本發(fā)明制備的系列合金纖維燃點低，在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒過程中釋放大量的能量。因此，這些纖維材料能夠作為固體金屬燃料，在軍工和民用領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。

【具體實施方式】
[0012]實施例1:
[0013](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬Zr、Al和Ni按Zr6tlAl15Ni25成分比例配料約30g ;置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護，熔煉電流200A-250A，反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)，隨后采用吸鑄法制備出直徑約為9mm合金鑄錠；
[0014](2)將上述合金鑄錠固定在抽拉裝置并置于內(nèi)徑為1mm石英坩堝內(nèi)；抽拉室抽真空至10_3MPa后充入壓力0.05MPa的高純氬；設(shè)定合金鑄錠的進(jìn)給速度為2.0mm/min，旋轉(zhuǎn)銅輪的轉(zhuǎn)速為27.0m/s ；
[0015](3)經(jīng)感應(yīng)加熱后合金鑄錠熔化；附著在快速旋轉(zhuǎn)的銅輪表面的合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為50 μ m的合金纖維。
[0016]按上述方法制備得到的Zr6tlAl15Ni25合金纖維經(jīng)X射線衍射證實為完全的非晶態(tài)。合金纖維在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機的火焰即可引燃合金纖維。
[0017]實施例2:
[0018](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬Cu、Zr和Ti按Cu6tlZr3tlTiltl成分比例配料約30g ;置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護，熔煉電流200A-250A，反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)，隨后采用吸鑄法制備出直徑約為9mm合金鑄錠；
[0019](2)將上述合金鑄錠固定在抽拉裝置并置于內(nèi)徑為1mm石英坩堝內(nèi)；抽拉室抽真空至10_3MPa后充入壓力0.05MPa的高純氬；設(shè)定合金鑄錠的進(jìn)給速度為2.0mm/min，旋轉(zhuǎn)銅輪的轉(zhuǎn)速為27.2m/s ；
[0020](3)經(jīng)感應(yīng)加熱后合金鑄錠熔化；附著在快速旋轉(zhuǎn)的銅輪表面的合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為50 μ m的合金纖維。
[0021]按上述方法制備得到的Cu6tlZr3tlTiltl合金纖維經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金纖維在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機的火焰即可引燃合金纖維。
[0022]實施例3:
[0023](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬Mg、Y和Cu按Mg65YltlCu25成分配料約30g ；置于真空中頻感應(yīng)熔煉爐內(nèi)的石英坩堝內(nèi)，坩堝的內(nèi)徑約為9_，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護，熔化后保溫1s后自然冷卻凝固制備出直徑約為9mm合金鑄錠；
[0024](2)將上述合金鑄錠固定在抽拉裝置并置于內(nèi)徑為1mm石英坩堝內(nèi)；抽拉室抽真空至10_3MPa后充入壓力0.08MPa的高純氬；設(shè)定合金鑄錠的進(jìn)給速度為2.8mm/min，旋轉(zhuǎn)銅輪的轉(zhuǎn)速為21.0m/s ；
[0025](3)經(jīng)感應(yīng)加熱后合金鑄錠熔化；附著在快速旋轉(zhuǎn)的銅輪表面的合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為40 μ m的合金纖維。
[0026]按上述方法制備得到的Mg65YltlCu25合金纖維經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金纖維在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機的火焰即可引燃合金纖維。
[0027]實施例4:
[0028](I)將純度不低于wt.99.9%的純金屬La、Al和Cu按La62Al14Cu24成分配料約30g ；置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護，熔煉電流200A-250A，在反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)后采用吸鑄法制備出直徑約為9mm合金鑄錠；
[0029](2)將上述合金鑄錠固定在抽拉裝置并置于內(nèi)徑為1mm石英坩堝內(nèi)；抽拉室抽真空至10_3MPa后充入壓力0.05MPa的高純氬；設(shè)定合金鑄錠的進(jìn)2.8mm/min，旋轉(zhuǎn)銅輪的轉(zhuǎn)速為 22.0m/s
[0030](3)經(jīng)感應(yīng)加熱后合金鑄錠熔化；附著在快速旋轉(zhuǎn)的銅輪表面的合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為45 μ m的合金纖維。
[0031]按上述方法制備得到的La62Al14Cu24合金纖維經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金纖維在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機的火焰即可引燃合金纖維。
[0032]實施例5:
[0033](I)將純度不低于 wt.99.9%的純金屬祖、&1、21.、!！和 Al 按 Ni4tlCu5Zr16.5Ti28.5Al10成分配料約30g;置于WS-4型非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)，熔煉氣氛為略大于一個大氣壓的高純氬氣保護，熔煉電流200A-250A，在反復(fù)熔煉4次(每次熔煉時間為Imin)后采用吸鑄法制備出直徑約為9_合金鑄錠；
[0034](2)將上述合金鑄錠固定在抽拉裝置并置于內(nèi)徑為1mm石英坩堝內(nèi)；抽拉室抽真空至10_3MPa后充入壓力0.05MPa的高純氬；設(shè)定合金鑄錠的進(jìn)2.6mm/min，旋轉(zhuǎn)銅輪的轉(zhuǎn)速為 23.0m/s ；
[0035](3)經(jīng)感應(yīng)加熱后合金鑄錠熔化；附著在快速旋轉(zhuǎn)的銅輪表面的合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為45 μ m的合金纖維。
[0036]按上述方法制備得到的Ni4tlCu5Zr16.5Ti28.5Al1Q合金纖維經(jīng)X射線衍射證實是完全的非晶態(tài)。合金纖維在空氣中很容易發(fā)生燃燒反應(yīng)，一般打火機的火焰即可引燃合金纖維。
【權(quán)利要求】
1.低燃點合金纖維，其特征在于:該合金纖維成分表達(dá)式為:Zra(AlTi)bTMc (40 彡 a 彡 70，5 彡 b 彡 20，10 彡 c 彡 30，a+b+c = 100) ,Zra(NbjPd)bAlcTMd (40 ^ a ^ 60,I ^ 10, 5 ^ c ^ 15,15 ^ 40，a+b+c+d = 100) ,TiaZrbTMc (40 ^ a ^ 60, 30 ^ b ^ 40,20彡c彡40，a+b+c = 100)、MgaLnbMc(Ln為鑭系金屬，M為Ni或者Cu或者Zn元素)(40 彡 a 彡 65，3 彡 b 彡 10，10 彡 c 彡 30，a+b+c = 100) ,LnaAlbTMc (40 ^ a ^ 70,10 ^ b ^ 25,20 彡 c 彡 40，a+b+c = 100) ,CuaZrb (Al, Ti) c(40 彡 a 彡 60，30 彡 b 彡 50，3 彡 c 彡 15，a+b+c=100)、Fea(Zr, Nb, Mo)b(Al, Ga)c(P, B, C，Si)d(40 彡 a 彡 75,0 彡 b 彡 20,0 彡 c 彡 15，10 彡 d 彡 30，a+b+c+d = 100)、Nia(Zr, Hf, Nb)b(Ti, Al)cTMd(40 彡 a 彡 60,0 彡 b 彡 20，O彡 c 彡 15，10 彡 d 彡 40，a+b+c+d = 100)、CoaFeb(Ta, Hf, Nb)。(B，C)d(40 彡 a 彡 60，20彡b彡40，3彡c彡15，15彡d彡35，a+b+c+d = 100)中的一種，其中a、b、c、d均為原子百分?jǐn)?shù)，TM為VI?VIII族過渡金屬。
2.低燃點合金纖維制作方法，其特征在于按照如下的步驟進(jìn)行: 步驟一，気氣保護下，反復(fù)重熔鑄錠； 步驟二，合將金鑄錠固定在抽拉裝置并置于內(nèi)徑為1mm石英坩堝內(nèi)，抽高真空后充入一定壓力的高純IS ； 步驟三，將合金鑄錠加熱后熔化，合金熔體被抽拉成絲，熔體快速凝固形成直徑約為30-50 μ m的合金纖維。
【文檔編號】C22C23/00GK104128611SQ201410323111
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】閆志杰, 張樹玲 申請人:太原科技大學(xué)