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真空单辊旋淬炉在高熵合金材料处理上的应用

更新时间:2025-10-23 点击次数:4
  把五种以上金属混成一锅“高熵汤”,再让它在真空单辊旋淬炉里“秒冻”成微米级带材——这套操作正成为高熵合金走出实验室的“加速器”。
  一、为什么必须“旋淬”?
  传统铸造的高熵合金晶粒粗大、偏析严重,轧制易裂。单辊旋淬用高速旋转的铜辊把熔体从1200–1500℃拉到室温,冷却速率≈10⁶K/s,原子“来不及排队”直接形成纳米晶/非晶混合带材,成分均匀性±0.3%,几乎零偏析。
  二、真空环境是“生命线”
  高熵合金含Cr、Al、Ti等活泼元素,10⁻³Pa的真空度可把氧分压降到10⁻⁸Pa,避免形成Al₂O₃夹杂;炉内加钼反射屏,减少熔池辐射散热,温度波动≤±5℃,保证工艺窗口仅50℃的合金也能稳定出带。
  三、工艺“三剑客”
  1.过热度:熔体温度=液相线+150℃,黏度降一个量级,甩带更平展。
  2.射流速度:氩压0.05 MPa推动熔体从φ0.6 mm氮化硼喷嘴喷出,流速控制在8–12 m/s,与辊速匹配,形成“润湿线”而非飞溅。
  3.辊面粗糙度:Ra≤0.4μm,镀0.1 mm铬后再抛光,带材镜面反射,后续激光刻蚀无需再抛光,直接做柔性电子基底。
  四、现场案例
  CoCrFeMnNi“经典高熵”在真空单辊旋淬炉内一次成带30μm,抗拉强度从铸态500 MPa提升到950 MPa,延伸率仍保持15%;XRD显示晶粒尺寸由50μm细化到0.8μm,带材可180°对折不断。手机折叠屏铰链原型件已用该材料通过20万次弯折测试。
  五、小贴士
  1.每炉后铜辊需用无水乙醇+鹿皮擦拭,防止钛元素粘辊形成“黑疤”,导致带厚跳变。
  2.收卷室充0.1 MPa氩气,避免薄带氧化变色,同时给带材微正压,减少卷取折皱。
  3.连续喷带超过2 h,用红外测温辊面温度>80℃时必须降速或间歇,否则冷却速率下降,晶粒粗化。
  真空单辊旋淬炉让高熵合金摆脱“笨重铸锭”形象,以千米级带材走向微电子、机器人、航天等轻量化场景;快速凝固+真空洁净,正把“熵”变成“性能”,把多元合金推向工业量产快车道。

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