论文部分内容阅读
本文采用熔体抽拉技术制备了Co68.25Fe4.25Si12.25B15.25和Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1合金的金属玻璃纤维,建立了熔体抽拉纤维形成数学模型并对熔体抽拉制备纤维的基本工艺规律进行了分析。0.67K/s连续升温DTA分析显示纤维样品有明显的中间相晶化析出,Co68.25Fe4.25Si12.25B15.25第一晶化峰起始温度Tx1为829.2K,第二晶化峰起始温度Tx2为915K;Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1的Tx1为802.6K,Tx2为951.2K,由此认为纤维样品组织的基体为非晶态。当轮盘转速从2400r/min升高到2700r/min时,Fe-纤维的平均直径由72.2μm减小到50.9μm,说明随着拉丝速度升高,纤维直径逐渐减小,但拉丝速度过高,易引起熔池失稳;纤维直径对母合金进给速度波动十分敏感,母合金进给速度由0.1mm/s提高至0.3mm/s造成Co-纤维直径明显增大甚至出现带化;升高熔体温度可减小纤维直径,且有利于熔体层截面形状调整,提高纤维截面圆度,但温度过高导致纤维非晶化程度降低。Co-纤维的平均长度达到75mm,最大长度约为100mm,Fe-纤维平均长度约为110mm,最大长度达到150mm。分析认为拉丝速度及熔池液面波动是造成纤维长度变化的主要因素,熔体抽拉制备纤维的连续性既受设备稳定性影响,也同材料及工艺参数相关。根据抽拉过程中熔体的运动特点,基于能量守恒原理和质量守恒原理,建立了熔体抽拉形成纤维过程的宏观模型,进一步采用Matlab7.0数值软件编程分析了拉丝速度、嵌入深度和母合金温度等参数对纤维直径的影响规律,计算结果同实验结果吻合较好。此外分析表明熔体抽拉技术工艺参数间相互耦合,存在参数空间区域与纤维的预定直径相对应,在此区域内选用参数组合,熔体能够被顺利抽出熔池。纤维表观SEM照片显示制备纤维存在弯折、毛刺、裂纹、剥蚀、包块瑞利波和截面凹陷多种缺陷。瑞利波造成纤维均匀度周期性变化,其产生原因是凝固不及时的熔体层在随轮盘上升过程中聚集。截面凹陷降低纤维的截面圆度,是凝固后残留的轮盘外缘与纤维的接触面。