Metoda szybkiego chłodzenia cieczy

Metoda szybkiego chłodzenia cieczy (Melt Qenching MQ) polega na wtryskaniu ciekłego stopu lub metalu na szybko wirujący miedziany walec.

Szybkość chłodzenia wynosi 10⁵-10⁶Ks^-1 i zależy od prędkości liniowej walca (10-30ms^-1 )oraz szybkości przepływu ciekłego stopu.

Materiał jest stopiony indukcyjnie w tyglu kwarcowym lub ceramicznym, a następnie wtryskiwany strumieniem sprężonego gazu (argonu) na powierzchnię walca. Szybkość chłodzenia jest na tyle wysoka, że pozwala, aby podczas krzepnięcia nie nastąpiła krystalizacja, lecz zamrożenie stanu ciekłego.

Końcowym produktem jest taśma o określonej szerokości lub jej kawałki.

Źródło:

http://mie.esab.upc.es/mmn/equips/meltspinner_en.shtml

Źródło:

http://www.meslab.org/mes/threads/3564-Cong-nghe-nguoi-nhanh?language=en

W zależności od prędkości obrotowej walca i składu chemicznego stopu, mikrostruktura otrzymanego materiału może być mikrokrystaliczna, nanokrystaliczne lub amorficzna.

Strukturę nanokrystaliczną otrzymuje się bezpośrednio poprzez szybkie chłodzenie ciekłego stopu lub przez wytworzenie struktury amorficznej i następnie kontrolowaną krystalizację.

Materiały amorficzne otrzymuje się po przekroczeniu pewnej krytycznej szybkości chłodzenia, przy której nie dochodzi do powstawania zarodków nowej fazy, a jedynie do zamrożenia nieuporządkowanej struktury cieczy (zeszklenie). Szybkość przemiany fazy amorficzną w krystaliczną jest bardzo mała, co spowodowane jest znacznie mniejszą szybkością dyfuzji w stanie stałym. Pozwala to otrzymywać nanometryczne rozmiary ziaren.

Należy zaznaczyć, że im prostsza sieć krystaliczna szybkochłodzonej fazy, tym trudniej otrzymać fazę amorficzną lub nanokrystaliczną, dlatego nie jest to dobra metoda do otrzymywania czystych metali o strukturze nanometrycznej. Strukturę amorficzną można otrzymać tylko dla niektórych materiałów wieloskładnikowych (składających się co najmniej z dwóch składników). W pozostałych przypadkach krytyczna szybkość chłodzenia nie jest osiągalna dla współczesnych metod szybkiego chłodzenia.

Otrzymany materiał może służyć jako surowiec wyjściowy do produkcji gotowych wyrobów o specjalnych właściwościach fizykochemicznych lub mechanicznych po uprzednim kruszeniu, mieleniu, ewentualnym formowaniu i spiekaniu.