技術領域

本公開總體涉及用于熔化材料以及用于在熔化期間將熔融材料牽制(contain)在熔化區內的裝置和方法。

背景技術：

一些注模機在將材料注入到模具之前使用感應線圈來熔化材料。然而，在水平放置的機器中，其中在用于水平噴射而放置的容器中熔化材料，來自感應線圈的磁通趨向使得熔體不可預知地移動，例如流向和/或流出熔化區，這可能使得難于控制熔化的均勻性和溫度。

在用于水平噴射而設計的容器中熔化的當前解決方案包括使用與熔體接觸并物理地阻止熔體從熔化區中的感應線圈(水平地)流出的門。然而由于門的配置，問題出現了，其中門是與熔體的接觸點，而雜質可能由門引入。此外，門的配置可能會減少用于熔化區的可用空間，因為門必須被開啟或關閉，以便允許熔體流動。另外，由于熔體注入過程期間何時提高門的定時控制的挑戰，熔體可能不合意地流向容器的水平噴射路徑和/或從容器的水平噴射路徑流出。此外，門可能是易耗部件，從而使用一定次數后需要更換。

理想的是，當熔體被加熱或熔化時，在水平設計的系統的熔化區中以期望的高溫牽制熔體，但不引入門來物理地阻止熔體。

技術實現要素：

根據此處用于在容器中熔化材料(例如金屬或金屬合金)的實施例的建議解決方案是將熔體或熔融材料牽制在熔化區內。

根據各種實施例，提供了一種裝置。該裝置可包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料的容器；鄰近該容器放置以在其中熔化材料的負載感應線圈；以及和負載感應線圈同軸地放置的牽制(containment)感應線圈。牽制感應線圈被配置為在負載感應線圈內牽制熔體。

根據各種實施例，提供了一種使用裝置的熔化方法。該裝置可包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料的容器；鄰近該容器放置以在其中熔化材料的負載感應線圈；以及和負載感應線圈同軸地放置的牽制感應線圈。可通過在第一RF頻率下操作負載感應線圈而加熱容器中的材料，以形成熔融材料。當加熱時，可在第二RF頻率下操作牽制感應線圈，以將熔融材料牽制在負載感應線圈內。

根據各種實施例，提供了一種使用裝置的熔化方法。該裝置可包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料的容器；鄰近該容器放置以在其中熔化材料的負載感應線圈；以及和負載感應線圈同軸地放置的牽制感應線圈。可通過在第一RF頻率下操作負載感應線圈而加熱容器中的材料，以形成熔融材料。當加熱時，可在第二RF頻率下操作牽制感應線圈，以將熔融材料牽制在負載感應線圈內。一旦為熔融材料達到并保持在期望的溫度，可停止牽制感應線圈的操作，并將熔融材料通過噴射路徑從容器噴射到模具中。

此外，根據實施例，用于熔化的材料包括BMG原料，而可形成BMG部件。

此外，在實施例中，第一感應線圈和第二感應線圈是相同線圈的部分，其中它們彼此電連接，但在陣列中被配置，使得生成不均勻的磁場。在另一個實施例中，第一感應線圈和第二感應線圈是相同線圈的部分并與電抽頭相關聯，該電抽頭允許一個或兩個線圈的獨立控制，即單個線圈的至少一部分或一側的控制，以便可以改變磁場。

附圖說明

圖1A提供示例性的塊體(bulk)凝固非晶態合金的溫度-粘度圖。

圖1B提供用于示例性的塊體凝固非晶態合金的時間-溫度轉變(TTT)圖的圖表。

圖2A至2D顯示用于材料熔化和牽制的第一感應線圈和第二感應的排列的各種示例性實施例。

圖3顯示根據本教導各種實施例的示例性的注模系統/裝置的示意圖。

圖4描述被配置為具有感應線圈的注模系統。

圖5描述根據本教導各種實施例的另一個示例性的注模系統/裝置。

圖6描述根據本教導各種實施例的用于熔化/模制材料的方法。

具體實施方式

此處通過對其整體引用而并入本說明書中引用的所有出版物、專利和專利申請。

此處使用“一”和“一個”來指代冠詞的一個或一個以上(即至少一個)的語法對象。例如，“一聚合物樹脂”是指一種聚合物樹脂或一種以上的聚合物樹脂。此處引用的任何范圍是包含邊界的。整個此說明書中使用的術語“基本上”和“大約”用于描述和解釋小幅波動。例如，它們可以指小于或等于±5％，例如小于或等于±2％，例如小于或等于±1％，例如小于或等于±0.5％，例如小于或等于±0.2％，例如小于或等于±0.1％，例如小于或等于±0.05％。

塊體凝固非晶態合金或塊體金屬玻璃(“BMG”)是最近開發的金屬材料種類。這些合金可以相對緩慢的速度凝固或冷卻，并且它們在室溫下仍然保留了無定形的非結晶狀態(即玻璃態)。非晶態合金具有比它們的結晶對應物優越的性能。然而，如果冷卻速度不夠高，冷卻過程中晶體可能在合金內部形成，使得非晶狀態的好處可能喪失。例如，由于緩慢冷卻或天然合金材料中的雜質，制造塊體非晶態合金部件的一個挑戰是部件的部分結晶。因為希望在BMG部件中高度非晶化(相反地，低度的結晶度)，有必要開發用于鑄造具有可控量的非晶化的BMG部件的方法。

圖1A(獲取自第7575040號美國專利)顯示示例性的塊體凝固非晶態合金的粘度-溫度圖，來自由Liquidmetal Technology制造的Zr--Ti--Ni--Cu--Be族的VIT-001系列。應當指出的是，在非晶態固體的形成期間，對于塊體凝固非晶態金屬來說沒有明確的液體/固體轉變。隨著漸增的過度冷卻，熔融的合金變得越來越粘稠，直到它接近玻璃轉變溫度附近的固體形式。因此，塊體凝固非晶態合金的凝固前沿溫度可以在玻璃轉變溫度周圍，在此處，為了拉出淬火的非晶態片材產品，其中合金實際上起固體作用。

圖1B(獲取自第7575040號美國專利)顯示示例性的塊體凝固非晶態合金的時間-溫度-轉變(TTT)冷卻曲線或TTT圖。塊體凝固非晶態金屬在冷卻時并沒有經歷液體/固體結晶轉變，與傳統的金屬一樣。取而代之的是，隨著溫度的降低(在玻璃轉變溫度Tg附近)，高溫下(在“熔化溫度”Tm附近)發現的金屬高流動性的非結晶形式變得更粘稠，最終呈現傳統固體的外表物理特性。

對于塊體凝固非晶態金屬即使沒有液體/結晶轉變，“熔化溫度”Tm可被定義為相應結晶相的熱力學液相線溫度。在此制度下，在熔化溫度處的塊體凝固非晶態合金的粘度位于約0.1泊至約10000泊的范圍內，有時甚至低于0.01泊。“熔化溫度”處的較低粘度將為用于形成BMG部件的塊體凝固非晶態金屬提供更快和完整地填充殼體/模具的復雜部分。此外，形成BMG部件的熔化金屬的冷卻速度必須使得冷卻過程中的時間-溫度曲線圖不橫斷圖1B的TTT圖中限定的結晶化區域的鼻狀區域。在圖1B中，Tnose是臨界結晶溫度Tx，其中結晶是最快的并且在最短時標上發生。

過度冷卻的液體區域，Tg和Tx之間的溫度區域是對塊體凝固合金的結晶有非凡的穩定性的表現。在這種溫度區域中，塊體凝固合金作為高粘度液體存在。過度冷卻的液體區域中塊體凝固合金的粘度可在玻璃轉變溫度處的10¹²Pa下至結晶化溫度處的10⁵Pa之間變化，是過度冷卻的液體區域的溫度限制。在施加的壓力下，具有這種粘度的液體可承受大量的塑性應變。此處的實施例利用過度冷卻液體區域中大的塑性可成形性作為成形和分離方法。

需要澄清關于Tx的事項。從技術上講，TTT圖中所示的鼻形曲線將Tx描述為溫度和時間的函數。因此，不管加熱或冷卻金屬合金時采用的軌跡如何，當達到TTT曲線時就已經達到Tx。在圖1B中，Tx被顯示為虛線，因為Tx可以從接近Tm變到接近Tg。

圖1B的示意性TTT圖顯示壓鑄從處于或高于Tm到低于Tg而時間-溫度軌跡(如(1)示為示例性的軌跡)沒有達到TTT曲線的處理方法。在壓鑄期間，成形與快速冷卻基本上同時發生，用以避免軌跡達到TTT曲線。超塑成形(SPF)處理方法從處于或低于Tg到低于Tm而時間-溫度軌跡(如(2)、(3)、(4)示為示例性的軌跡)沒有達到TTT曲線。在SPF中，非晶態BMG被重新加熱到過度冷卻液體區域，此處，可用的處理窗比壓鑄大得多，導致更好的處理可控性。SPF處理不需要快速冷卻以避免冷卻期間的結晶。此外，正如由示例軌跡(2)、(3)和(4)所示，在SPF期間的最高溫度高于Tnose或低于Tnose到高達約Tm，可以實現SPF。如果加熱一塊非晶態合金但管理以避免達到TTT曲線，則已經加熱到“Tg和Tm之間”，但是將不會達到Tx。

塊體凝固非晶態合金在20C/min的加熱速度時采用的典型差示掃描量熱計(DSC)的加熱曲線通常描述TTT數據上的特定軌跡，其中將可能在某一溫度下看到Tg，DSC加熱傾斜穿過TTT結晶開始時的Tx，以及當相同的軌跡穿過熔化溫度范圍時的最終熔化高峰。如果以圖1B中軌跡(2)、(3)和(4)的向上傾斜部分所示的快速加熱速率加熱塊體凝固非晶態合金，則能完全避免TTT曲線，而DSC數據將顯示玻璃轉變，但在加熱時不顯示Tx。考慮這一點的另一種方式是，軌跡(2)、(3)和(4)可落入TTT曲線(甚至在它上面)的鼻狀和Tg線之間溫度的任意位置，只要它不達到結晶曲線。這只是意味著，隨著增加處理溫度，軌跡中的水平穩定期可能變得短得多。

相

術語“相”在此處可以指熱力學相圖中找到的術語。相是空間的區域(例如熱力學系統)，貫穿該空間區域中，材料的所有物理特性基本上均勻。物理特性的實例包括密度、折射率、化學成分和晶格周期性。相的簡單描述是化學上均勻、物理上不同和/或機械可分離的材料區域。例如，在由玻璃罐子中的冰和水組成的系統中，冰塊是一相，水是第二相，而水上的潮濕空氣是第三相。罐子的玻璃是另一種單獨的相。相可指代固溶液，它可以是二元、三元、四元或更多元的溶液或化合物，例如金屬互化物。作為另一個實例，非晶相不同于結晶相。

金屬、過渡金屬和非金屬

術語“金屬”指的是正電性的化學元素。在本說明書中的術語“元素”一般是指可在周期表中找到的元素。物理上看，基態的金屬原子包含部分填充的帶，空態接近占有態。術語“過渡金屬”是周期表中3至12族內的任意金屬元素，過渡金屬具有不完整的內電子層，并在一系列元素中充當最具正電性和最不具正電性之間的過渡連接。過渡金屬特征在于多個化合價、有色化合物并且能夠形成穩定的復合離子。術語“非金屬”是指不具有失去電子并形成正離子的能力的化學元素。

可使用任何合適的非金屬元素或它們的組合物，隨應用而定。合金(或“合金組合物”)可包括多種非金屬元素，例如至少兩種、至少三種、至少四種或更多種非金屬元素。非金屬元素可以是周期表中13-17族中發現的任意元素。例如，非金屬元素可以是F、Cl、Br、I、At、O、S、Se、Te、Po、N、P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、Sn、Pb和B中的任意一個。偶爾，非金屬元素也可以指13-17族中的某些準金屬(例如B、Si、Ge、As、Sb、Te和Po)。在一個實施例中，非金屬元素可包括B、Si、C、P或它們的組合。因此，例如，該合金可包括硼化物、碳化物或二者兼而有之。

過渡金屬元素可以是鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、銠、鈀、銀、鎘、鉿、鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉑、金、汞、钅盧、钅杜、钅喜、钅波、钅黑、钅麥、钅達、钅侖和钅哥。在一個實施例中，含有過渡金屬元素的BMG可具有Sc、Y、La、Ac、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd和Hg中的至少一個。可使用任何合適的過渡金屬元素或它們的組合，隨不同的應用而定。合金組合物可包括多種過渡金屬元素，例如至少兩種、至少三種、至少四種或更多種過渡金屬元素。

當前所述的合金“樣品”或“標本”合金可具有任意形狀或大小。例如，該合金可以具有顆粒形狀，其可具有諸如球形、橢球、線狀、棒狀、薄片狀、鱗片狀或不規則狀的形狀。該顆粒可具有任意尺寸。例如，它可具有約1微米到約100微米之間的平均直徑，例如在約5微米到約80微米之間，例如在約10微米到約60微米之間，例如在約15微米到約50微米之間，例如在約15微米到約45微米之間，例如在約20微米到約40微米之間，例如在約25微米到約35微米之間。例如，在一個實施例中，微粒的平均直徑在約25微米到約44微米之間。在一些實施例中，可使用更小的顆粒，例如納米范圍內的顆粒，或者更大的顆粒，例如大于100微米的顆粒。

合金樣品或試樣還可以有大得多的尺寸。例如，它可以是塊體結構的部件(例如鑄錠)，電子設備的外殼/殼體，甚至是具有毫米、厘米或米范圍尺寸的結構部件的一部分。

固溶液

術語“固溶液”是指固體形式的溶液。術語“溶液”是指兩種或多種物質的混合物，它可以是固體、液體、氣體或這些物質的組合。該混合物可以是同質的或者異質的。術語“混合物”是彼此組合并且通常能夠分離的兩種或多種物質的組合物。通常，兩種或多種物質化學上不會彼此組合。

合金

在一些實施例中，此處所述的合金組合物可被完全合金化。在一個實施例中，“合金”是指兩種或多種金屬的同質混合物或固溶液，一種金屬的原子取代或占用另外的金屬的原子之間的間隙位置，例如黃銅是鋅和銅的合金。和復合物相比，合金可以指金屬基質中一種或多種元素的部分或完整的固溶液(例如金屬基質中的一種或多種化合物)。術語合金在此處可以指可給出單一固相微觀結構的完整固溶液合金和可給兩個或兩個以上相的部分溶液。此處所述的合金組合物可以指包括合金的組合物或包括含有合金組合物的組合物。

因此，完全合金化的合金可具有組分的同質分布，無論它是固溶液相、化合物相或兩者兼而有之。此處所用的術語“完全合金化”能夠解釋容差范圍內的較小變化。例如，它可以指至少90％的合金化，例如至少95％的合金化，例如至少99％的合金化，例如至少99.5％的合金化，例如至少為99.9％的合金化。此處的百分比可以指體積百分比或重量百分比，這取決于上下文。可由雜質平衡這些百分比，雜質可以是并非合金的一部分的化合物或相的形式。

非晶或非結晶固體

“非晶態”或“非結晶固體”是缺少晶格周期性的固體，晶格周期性是晶體的特征。正如此處所使用，“非晶態固體”包括“玻璃”，玻璃是加熱時通過玻璃轉變而軟化并轉換成像液體狀態的非晶態固體。通常，非晶態材料缺乏晶體的長程有序特征，雖然它們在原子長度尺度上由于化學鍵的特性而具有一些短程有序。可基于通過結構表征技術(例如x-射線衍射和透射電子顯微鏡)確定的晶格周期性來對非晶態固體和結晶固體加以區別。

術語“有序”和“無序”指定多粒子系統中某些對稱或相關性的存在或不存在。術語“長程有序”和“短程有序”可基于長度尺度來區分材料中的有序。

固體中有序的最嚴格形式是晶格周期性：一再重復某一模式(單位單元中原子的排列)以形成平移不變的空間平鋪。這是晶體的定義特性。可能的對稱性已被分類為14種布拉維晶格和230種空間群。

晶格周期性意味著長程有序。如果只有一個單位單元是已知的，則憑借平移對稱性，有可能精確地預測在任意距離處的所有原子位置。反過來通常是真的，除了(例如)在準晶體中，準晶體具有完全確定的平鋪但并不具有晶格周期性。

長程有序以物理系統為特征，在該物理系統中相同樣品的遠程部分展示出相關的行為。這可表示為相關函數，即自旋-自旋相關函數：G(x，x')＝＜s(x)，s(x')＞。

在上面的函數中，s為自旋量子數，而x是特定系統內的距離函數。此函數在x＝x'時等于一，并隨距離|x-x'|的增加而減少。典型地，在長距離處它呈指數衰減到零，并且該系統被認為是無序的。然而，如果相關函數在大的|x-x'|處衰減到恒定值，則可以說系統具有長程有序。如果以距離的冪衰減到零，則它可被稱為準長程有序。注意的是，構成大的|x-x'|值的是相對的。

當定義系統行為的一些參數是不隨時間演變的隨機變量(即它們被淬火或凝固)時，可以說系統呈現淬火無序-例如，自旋玻璃。它與退火無序相反，其中允許隨機變量自我演變。此處的實施例包括含有淬火無序的系統。

此處所述的合金可以是結晶、部分結晶、非晶態或基本上非晶態。例如，合金樣品/試樣可包括至少一些結晶性，而微粒/晶體具有納米和/或微米范圍的尺寸。可替換地，合金可以是基本上非晶態，例如完全非晶。在一個實施例中，該合金組合物至少基本上不是非晶，例如基本上是結晶的，例如完全結晶的。

在一個實施例中，在另外非晶態合金中晶體或多個晶體的存在可被解釋為其中的“結晶相”。合金的結晶度程度(或在一些實施例中簡稱“結晶度”)可以指存在于合金中的結晶相的量。程度例如可以指合金中存在的晶體的分數。分數可以指體積分數或重量分數，這取決于上下文。非晶態合金“非晶”到什么程度的度量可以是非晶度。可在結晶度程度方面測量非晶度。例如，在一個實施例中，可以說具有低結晶度程度的合金具有高的非晶度程度。在一個實施例中，例如具有60％(體積百分比)的結晶相的合金可具有40％(體積百分比)的非晶相。

非晶態合金或非晶態金屬

“非晶態合金”是具有非晶成分超過50％(體積百分比)的合金，所述非晶成分優選是超過90％(體積百分比)的非晶成分，更優選大于95％(體積百分比)的非晶成分，并且最優選超過99％至幾乎達到100％(體積百分比)的非晶成分。注意的是，如上所述，高非晶度的合金等效于低的結晶度程度。“非晶態金屬”是具有無序的原子尺度結構的非晶態金屬材料。和結晶的并因此具有高度有序的原子排列的大多數金屬相比，非晶態合金為非結晶的。冷卻期間在其中直接從液態產生這種無序結構的材料有時被稱為“玻璃”。因此，非晶態金屬通常被稱為“金屬玻璃”或“玻璃金屬”。在一個實施例中，塊體金屬玻璃(BMG)可指其微觀結構至少部分是非晶態的合金。然而，除了極其快速冷卻外，還有幾種方法生產非晶態金屬，包括物理氣相沉積、固態反應、離子輻照、熔化旋壓(spinning)和機械合金化。非晶態合金可以是單一的材料類型，而不管如何準備它們。

可通過各種快速冷卻方法生產非晶態金屬。例如，可通過濺射熔融金屬到旋轉的金屬盤上而生產非晶態金屬。在一秒數百萬度級別的快速冷卻太快以至于不能形成晶體，因此材料被“鎖定”在玻璃態。此外，可用足夠低的臨界冷卻速率生產非晶態金屬/合金，以允許在厚層中非晶結構(例如塊體金屬玻璃)的形成。

此處交替使用術語“塊體金屬玻璃”(BMG)、塊體非晶態合金(“BAA”)以及塊體凝固非晶態合金。它們是指具有至少在毫米范圍的最小尺寸的非晶態合金。例如，尺寸可至少為約0.5mm，例如至少約1mm，例如至少約2mm，例如至少約4mm，例如至少約5mm，例如至少約6mm，例如至少約8mm，例如至少約10mm，例如至少約12mm。依賴于幾何形狀，尺寸可以指直徑、半徑、厚度、寬度、長度等。BMG還可以是金屬玻璃，該金屬玻璃具有在厘米范圍的至少一個尺寸，例如至少約1.0cm，如至少約2.0cm，例如至少約5.0cm，例如至少約10.0cm。在一些實施例中，BMG可具有在米范圍的至少一個尺寸。BMG可采取上述關于金屬玻璃的任意形狀或形式。因此，在一些實施例中，此處所述的BMG在一個重要方面不同于通過常規淀積技術制造的薄膜-前者可以有比后者大得多的尺寸。

非晶態金屬可以是合金而不是純金屬。合金可能含有顯著地不同大小的原子，導致在熔融態的低自由體積(并因此具有數量級高于其他金屬和合金的粘度)。粘度阻止原子移動到足以形成有序的晶格。該材料結構可導致冷卻期間的低收縮和抗塑性變形能力。晶界缺失，在一些情況下，結晶材料的弱點例如可能導致更好的耐磨損和耐腐蝕。在一個實施例中，非晶態金屬同時是技術上的玻璃可能比氧化物玻璃和陶瓷更堅韌、更不脆。

非晶材料的熱導率可能低于其結晶對等物的熱導率。為了即使在較慢冷卻期間獲得非晶結構的形成，合金可由三種或三種以上的成分組成，導致具有較高勢能和較低形成概率的復雜晶體單元。非晶態合金的形成可依賴于幾個因素：合金成分的組成；成分的原子半徑(優選是具有超過12％的顯著差異以獲得高組裝密度和低自由體積)；混合成分組合的負熱，抑制晶體成核并延長熔融金屬保持在過度冷卻狀態的時間。然而，由于非晶態合金的形成是基于許多不同的變量，可能難于做出合金組合物是否將形成非晶態合金的事先確定。

例如，硼、硅、磷和具有磁性金屬(鐵、鈷、鎳)的其它玻璃形成物的非晶態合金可以是有磁性的，具有低的矯頑力和高電阻。當受到交變磁場時，高電阻導致低的渦流損失，例如作為變壓器磁芯的有用特性。

非晶態合金可具有各種各樣的潛在有用特性。特別是，它們往往強于相似化學成分的結晶合金，并且它們能夠比結晶合金承受更強的可逆(“彈性”)變形。非晶態金屬的它們的強度直接源自它們的非結晶結構，它不具有限制結晶合金強度的任何缺陷(例如位錯)。例如，一種現代非晶態金屬(被認為是為Vitreloy^TM)具有幾乎二倍于高品位鈦的拉伸強度。在一些實施例中，當在張力下負荷時，室溫下的金屬玻璃不是韌性的，往往突然失敗，這限制了在可靠性關鍵應用中的材料適用性，因為即將發生的故障并不明顯。因此，為了克服這個挑戰，可使用具有金屬玻璃基質的金屬基質復合材料，所述金屬玻璃基質含有韌性結晶金屬的枝狀顆粒或纖維。可替換地，可使用低含量的往往會導致脆化的元素(例如Ni)的BMG。例如，無Ni BMG可用于改善BMG的延展性。

塊體非晶態合金的另一個有用特性是它們可以是真正的玻璃；換句話說，在加熱時它們可以軟化和流動。這可允許以和聚合物幾乎一樣方式的簡易加工，例如通過注模。結果，非晶態合金可用于制造運動器材、醫療設備、電子部件及設備以及薄膜。通過高速氧燃料技術，非晶態金屬的薄膜可被淀積為保護涂層。

材料可具有非晶相、結晶相或兩者兼而有之。非晶和結晶相可具有相同的化學成分，不同之處僅在于微觀結構——即一種是非晶而另外一個是結晶。在一個實施例中，微觀結構是指由25X放大倍數或更高放大倍數的顯微鏡顯示的材料結構。可替換地，這兩個相可具有不同的化學成分和微觀結構。例如，組合物可以是部分非晶、基本上非晶或完全非晶。

如上所述，非晶度程度(和結晶度程度相反)可由存在于合金中的晶體分數測量。該程度可以指存在于合金中的結晶相的體積分數或者重量分數。部分非晶組合物可以指至少約5％(體積百分比)非晶相的組合物，例如至少為10％(體積百分比)，例如至少約20％(體積百分比)，例如至少約40％(體積百分比)，例如至少約60％(體積百分比)，例如至少約80％(體積百分比)，例如至少約90％(體積百分比)。已在此申請中的其他地方定義術語“基本上”和“關于”。因此，至少基本上是非晶的組合物可以指至少約90％(體積百分比)是非晶的組合物，例如至少約95％(體積百分比)，例如至少約98％(體積百分比)，例如至少約99％(體積百分比)，例如至少約99.5％(體積百分比)，例如至少約99.8％(體積百分比)，例如至少約99.9％(體積百分比)。在一個實施例中，基本上非晶的組合物可具有存在于其中的一些附帶的無關緊要數量的結晶相。

在一個實施例中，非晶態合金組合物關于非晶相可以是同質的。成分均勻的物質是同質的。這和異質的物質成對比。術語“成分”是指物質的化學成分和/或微觀結構。當物質的體積被分為兩半而這兩半都具有基本上相同的成分時，物質是同質的。例如，當顆粒懸浮液被分為兩半時而這兩半都具有基本上相同的顆粒體積時，顆粒懸浮液是同質的。然而，在顯微鏡下可能看到各單個顆粒。同質物質的另一個實例是空氣，其中不同的成分均勻懸浮，雖然可單獨分析或從空氣中分離地分析空氣中顆粒、氣體和液體。

關于非晶態合金是同質的組合物可以指具有在其整個微觀結構中基本上均勻分布的非晶相的組合物。換句話說，該組合物宏觀上包括在整個組合物中基本上均勻分布的非晶態合金。在可替換的實施例中，組合物可以是具有非晶相的復合物，所述非晶相在其中具有非-非晶相。非-非晶相可以是晶體或多個晶體。該晶體可以是任何形狀的微粒形式，例如球形、橢球形、線狀、棒狀、薄片狀、鱗片狀或不規則形狀。在一個實施例中，它可具有枝狀形式。例如，至少部分非晶的復合組合物可具有在非晶相基質中分散的枝狀的結晶相；分散可以是均勻或不均勻的，非晶相和結晶相可具有相同或不同的化學成分。在一個實施例中，它們具有基本上相同的化學成分。在另一個實施例中，結晶相可比BMG相更加韌性。

此處所述的方法可適用于任意類型的非晶態合金。同樣地，此處被描述為組合物或物品成分的非晶態合金可以是任何類型。非晶態合金可包括元素Zr、Hf、Ti、Cu、Ni、Pt、Pd、Fe、Mg、Au、La、Ag、Al、Mo、Nb、Be或它們的組合。即，該合金可包括這些元素在其化學式或化學組合物中的任意組合。這些元素可以不同的重量或體積百分比存在。例如，鐵“基”合金可以指其中具有非無足輕重的鐵重量百分比的合金，重量百分比例如可以是至少約20％(重量百分比)，例如至少約40％(重量百分比)，例如至少約50％(重量百分比)，例如至少約60％(重量百分比)，例如至少約80％(重量百分比)。可替換地，在一個實施例中，上述百分比可以是體積百分比而不是重量百分比。因此，非晶態合金可以是鋯基、鈦基、鉑基、鈀基、金基、銀基、銅基、鐵基、鎳基、鋁基、鉬基等。合金也可以無上述任意元素，以適應特定的目的。例如，在一些實施例中，合金或包括合金的組合物可以基本上不含鎳、鋁、鈦、鈹或其組合。在一個實施例中，合金或復合物完全沒有鎳、鋁、鈦、鈹或其組合。

例如，非晶態合金具有分子式(Zr,Ti)_a(Ni,Cu,Fe)_b(Be,Al,Si,B)_c，其中a、b和c分別表示重量或原子百分比。在一個實施例中，a在30～75的原子百分比范圍內，b在5～60的原子百分比范圍內，c在0～50的原子百分比范圍內。可替換地，非晶態合金可具有分子式(Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c，其中a、b和c分別表示重量或原子百分比。在一個實施例中，a在40～75的原子百分比范圍內，b在5～50的原子百分比范圍內，c在5～50的原子百分比范圍內。該合金還具有分子式(Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c，其中a、b和c分別表示重量或原子百分比。在一個實施例中，a在45～65的原子百分比范圍內，b在7.5～35的原子百分比范圍內，c在10～37.5的原子百分比范圍內。可替換地，該合金還具有分子式(Zr)_a(Nb,Ti)_b(Ni,Cu)_c(Al)_d，其中a、b、c和d分別表示重量或原子百分比。在一個實施例中，a在45～65的原子百分比范圍內，b在0～10的原子百分比范圍內，c在20～40的原子百分比范圍內，而d在7.5～15的原子百分比范圍內。前述合金系統的一個示例性實施例是使用商品名Vitreloy^TM的Zr-Ti-Ni-Cu-Be基的非晶態合金，例如由美國加州Liquidmetal Technologies制造的Vitreloy-1和Vitreloy-101。表1和表2中提供了不同系統的非晶態合金的一些實例。

表1.示例性的非晶態合金組合物

表2.額外的示例性的非晶態合金組合物(原子百分比)

其他示例性的含鐵金屬基合金包括組合物，例如在公開號2007/0079907和2008/0305387的美國專利申請中公開的那些組合物。這些組合物包括Fe(Mn,Co,Ni,Cu)(C,Si,B,P,Al)系統，其中Fe含量為60～75的原子百分比，(Mn,Co,Ni,Cu)總共為5～25的原子百分比范圍，(C,Si,B,P,Al)總共為8～20的原子百分比范圍，以及示例性的組合物Fe48Cr15Mo14Y2C15B6。它們還包括由Fe-Cr-Mo-(Y,Ln)-C-B，Co-Cr-Mo-Ln-C-B，Fe-Mn-Cr-Mo-(Y,Ln)-C-B，(Fe,Cr,Co)-(Mo,Mn)-(C,B)-Y，Fe-(Co,Ni)-(Zr,Nb,Ta)-(Mo,W)-B，Fe-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)，Fe-(Co,Cr,Mo,Ga,Sb)-P-B-C，(Fe,Co)-B-Si-Nb合金和Fe-(Cr-Mo)-(C,B)-Tm所述的合金系統，其中Ln表示鑭系元素而Tm表示過渡金屬元素。此外，非晶態合金還可以是公開號2010/0300148的美國專利申請中所述的示例性組合物Fe80P12.5C5B2.5，Fe80P11C5B2.5Si1.5，Fe74.5Mo5.5P12.5C5B2.5，Fe74.5Mo5.5P11C5B2.5Si1.5，Fe70Mo5Ni5P12.5C5B2.5，Fe70Mo5Ni5P11C5B2.5Si1.5，Fe68Mo5Ni5Cr2P12.5C5B2.5和Fe68Mo5Ni5Cr2P11C5B2.5Si1.5中的一種。

非晶態合金還可以是鐵合金，例如(Fe,Ni,Co)基合金。在號碼為6325868、5288344、5368659、5618359和5735975的美國專利中，Inoue等、Appl.Phys.Lett.、71卷、464頁(1997)，Shenet等、Mater.Trans.、Jim、42卷、2136頁(2001)，以及號碼為200126277(公開號為2001303218A)的日本專利申請中公開了這種組合物的實例。一個示例性的組合物是Fe₇₂Al₅Ga₂P₁₁C₆B₄。另一個實例是Fe₇₂Al₇Zr₁₀Mo₅W₂B₁₅。公開號碼為2010/0084052的美國專利申請中公開了可在此處用于涂層的另一種鐵基合金系統，其中非晶態金屬例如包含在括號中給出成分范圍的錳(1～3％(原子百分比))、釔(0.1～10％(原子百分比))、硅(0.3～3.1％(原子百分比))；其包含在括號中給出指定成分范圍的下列元素：鉻(15～20％(原子百分比))、鉬(2～15％(原子百分比))、鎢(1～3％(原子百分比))、硼(5～16％(原子百分比))、碳(3～16％(原子百分比))，其余為鐵。

非晶態合金還可以是由公開號為2008/0135136、2009/0162629和2010/0230012的美國專利申請中所述的Pt基合金或Pd基合金之一。示例性組合物包括Pd44.48Cu32.35Co4.05P19.11、Pd77.5Ag6Si9P7.5和Pt74.7Cu1.5Ag0.3P18B4Si1.5。

前述非晶態合金系統還可包括附加的元素，例如附加的過渡金屬元素，包括Nd、Cr、V和Co。附加的元素可以小于或等于約30％(重量百分比)而存在，例如小于或等于約20％(重量百分比)，例如小于或等于約10％(重量百分比)，例如小于或等于約5％(重量百分比)。在一個實施例中，附加的可選元素是鈷、錳、鋯、鉭、鈮、鎢、釔、鈦、釩、鉿中的至少一種，用以形成碳化物并進一步提高耐磨性和耐腐蝕性。另外的可選元素可包括磷、鍺和砷，總共達到約2％，優選是小于1％，用以降低熔點。以其他方式附帶的雜質應該小于約2％，優選是0.5％。

在一些實施例中，具有非晶態合金的組合物可包括少量的雜質。可以有意地添加雜質元素以更改組合物的性能，例如改善機械性能(例如硬度、強度、斷裂機制等)和/或提高耐腐蝕性。可替換地，雜質可以作為不可避免的、附帶的雜質存在，例如作為加工和制造副產物得到的那些雜質。雜質可小于或等于約10％(重量百分比)，例如約5％(重量百分比)，例如約2％(重量百分比)，例如約1％(重量百分比)，例如約0.5％(重量百分比)，例如約0.1％(重量百分比)。在一些實施例中，這些百分比可以是體積百分比，而不是重量百分比。在一個實施例中，該合金樣品/組合物本質上由非晶態合金(只有少量附帶的雜質)組成。在另一個實施例中，組合物包括非晶態合金(沒有任何可觀察到的雜質跡象)。

在一個實施例中，最終部件超出塊體凝固非晶態合金的臨界鑄造厚度。

在本發明實施例中，過度冷卻液體區域的存在允許超塑成形，在該區域中，塊體凝固非晶態合金可作為高粘度液體存在。可獲得大的塑性變形。在過度冷卻液體區域中承受大的塑性變形的能力用于成形和/或切割工藝。相對于固體，液體塊體凝固合金局部變形，這大大降低了切割和成形所需的能量。容易切割和成形取決于合金的溫度、模具和切割工具。因為溫度越高，粘度越低，因此更容易切割和成形。

例如，此處的實施例可利用熱塑性成形工藝，而在Tx和Tg之間執行非晶態合金。以典型的加熱速率(例如20℃/min)，從標準的DSC測量中確定Tx和Tg作為結晶溫度的開始和玻璃轉變溫度的開始。

非晶態合金成分可具有臨界鑄造厚度，而最終部件可具有比臨界鑄造厚度厚的厚度。此外，選擇加熱和定形操作的時間和溫度，使得非晶態合金的彈性應變限制可基本上被保留到不小于1.0％，優選是不小于1.5％。在此處實施例的上下文中，玻璃轉變附近的溫度是指：成形溫度可低于玻璃轉變，處于或在玻璃轉變附近，以及大于玻璃轉變溫度，但優選是在低于結晶溫度T_x的溫度。以和加熱步驟中加熱速率類似的速率執行冷卻步驟，優選是以大于加熱步驟中加熱速率的速率。優選在仍然保持成形和定形載荷時還實現冷卻步驟。

電子設備

在使用BMG的電子設備制造中，此處的實施例可能是有價值的。此處的電子設備可以指本領域中已知的任何電子設備。例如它可以是電話(例如手機和/或陸線電話)，或者任意通信設備(例如智能電話，例如包括iPhone^TM)，以及電子郵件發送/接收設備。它可以是顯示器的一部分，例如數字顯示器、TV監視器、電子圖書閱讀器、便攜式Web瀏覽器(例如iPad^TM)和計算機監視器。它還可以是娛樂設備，包括便攜式DVD播放器、傳統的DVD播放器、藍光光盤播放器、視頻游戲控制臺、諸如便攜式音樂播放器(例如iPod^TM)的音樂播放器等。它還可以是提供控制的設備的一部分，例如控制圖像、視頻、聲音(例如Apple TV^TM)流，或者它可以是電子設備的遙控器。它可以是計算機或其附件的一部分，例如硬盤驅動器塔外殼或殼、筆記本電腦外殼、筆記本電腦鍵盤、筆記本電腦軌跡板、臺式機鍵盤、鼠標和揚聲器。此物品還可應用到諸如手表或時鐘的設備。

根據此處用于在容器中熔化材料(例如金屬或金屬合金)的實施例的建議解決方案是將熔體或熔融材料牽制在熔化區內。

實施例涉及控制同軸熔化裝置內熔融原料的位置和形狀的裝置和方法，工作在比主螺旋熔化線圈低的頻率并且放置在熔化線圈端部附近的線圈用于對后者內部包含的熔融合金施加力。由“牽制”線圈生成的拉普拉斯力對抗由熔化線圈生成的拉普拉斯力(往往將合金推出)，而不會大幅降低合金的感應加熱。這允許合金熔化并被可控地引入到另一個系統，例如用于隨后成形的冷室壓鑄機。裝置和方法的優點將允許電磁地牽制合金而不使用物理障礙來牽制合金。

圖2A至2D顯示裝置的各種實施例。該裝置可包括容器，該容器被配置為接收材料，例如用于在其中熔化的圖2A至圖2D中所示的鑄錠。實施例中所示的是第一感應線圈，被配置為在其中熔化材料；以及第二感應線圈，與第一感應線圈同軸地放置，其中第二感應線圈或第一感應線圈和第二感應線圈的組合被配置為起門或閥的作用，用于將熔融材料的移動牽制在容器內的水平方向上。在一個實施例中，第一感應線圈是負載或加熱線圈，而第二感應線圈是牽制線圈。可替換地，在另一個實施例中，第一感應線圈是牽制線圈，而第二感應線圈是加熱線圈。加熱感應線圈可用于調整頻率，以最大化可熔材料(例如以鑄錠形式)上的熱能生成。牽制感應線圈可用于調整頻率，以最大化施加到熔體的力。

僅僅為了說明的目的，應該理解的是，圖2A-2D涉及熔融材料從容器出來從右至左在水平方向上注入到模具中。因此，在這些說明性實施例中，第一感應線圈是加熱線圈，而第二感應線圈是牽制線圈。然而，移動方向和加熱/牽制線圈分配不意味著限制。

在任意的這些實施例中，用于熔化的材料可包括BMG原料，并且該裝置被配置為將材料模制為BMG部件。

在兩個示例性實施例中，第一感應線圈和第二感應線圈是單個感應線圈的一部分(如圖2B所示)或兩個不同的感應線圈(如圖2A所示)。線圈用于通過RF功率控制熔體。例如，可能在左邊提供第二線圈(例如牽制線圈)，而在右邊提供第一線圈(例如加熱線圈)。它們可連接并被配置為在相同的頻率下操作。因此，圖2B顯示執行加熱和牽制功能兩者的線圈的配置。在操作中，熔體溫度和攪拌在第一和第二線圈之間的區域保持相對均勻。

第一感應線圈和第二感應線圈的頻率可能不同。如果使用單個線圈執行兩種功能，即加熱和牽制，則只有一個頻率可以運行。這導致選定的頻率是在用于加熱材料的頻率和用于優化施加到熔體的力的頻率之間的折衷。根據實施例，第一感應線圈和第二感應線圈是其中具有電抽頭(圖2C所示)的單個感應線圈的一部分，該電抽頭被配置為獨立控制第一感應線圈和第二感應線圈。電抽頭允許獨立控制一個或兩個線圈，以便可以快速改變磁場。在其中第一感應線圈和第二感應線圈是單個線圈的一部分的實施例中，電抽頭可以允許控制單個線圈的至少一部分或一側。

可選地，第一感應線圈和第二感應線圈中的一個或兩個可包括圖2A-2D中的錐形形狀或圓筒形狀。

如圖2D所示，第二感應線圈可被纏繞在第一感應線圈周圍，或反之亦然。根據實施例，圖2D中顯示去耦第一(例如加熱)和第二(例如牽制)感應線圈的一個實例，其中第二線圈使用如上所述的類似原則。第一感應線圈和第二感應線圈可以具有不同的頻率。例如，第二感應線圈一般具有比第一感應線圈低的RF頻率。

此外，在可熔材料的熔化期間，還可以想象的是，系統的柱塞(例如系統300的柱塞桿330)可被配置為協助牽制容器內的可熔材料。例如，在其中柱塞被配置為在水平方向上從右至左移動以將材料注入到模具中(因此從容器中噴射熔融材料)的實施例中，可放置柱塞以從右側(鄰近第一感應線圈)牽制熔體，用以阻止熔融物質從錯誤側噴射。可設計線圈配置以在導致模制的相對側(左側)上牽制熔體。在實施例中，柱塞可與和/或除了圖2A、2B、2C或2D中所示的任意線圈配置一起使用。

在實施例中，可由水冷式船形器皿、容器或容納器在其底上包含可熔材料，其可能包括或可能不包括具有基本上為U形的通道。

可沿著第一感應線圈或第二感應的水平軸放置容器(圖2A至圖2D中未示出，而是顯示容器內的鑄錠)，使得容器中材料的移動是在沿著容器噴射路徑的水平方向。例如可在容器噴射端的附近放置第二感應線圈，如圖2B中所示。

裝置還可包括位于容器噴射端或容器噴射端相反側的額外感應線圈。圖2A至圖2D中未示出額外感應線圈。容器還可包括一個或多個溫度調節通道(圖2A至圖2D中未示出)，該通道被配置為在其中流動流體，用于在材料熔化期間調節容器的溫度。該裝置還包括被配置為從容器接收熔體并將熔體模制成BMG部件的模具(在圖2A至圖2D中未示出)。在圖2A至圖2D中，第二感應線圈或第一感應線圈和第二感應線圈的組合被配置為起閥的作用，用以控制從容器通過注入路徑向模具(圖2A至2D中未示出)的熔體移動。

根據各種實施例，提供了一種裝置。該裝置可包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料的容器；鄰近該容器放置以在其中熔化材料的負載感應線圈；以及和負載感應線圈同軸地放置的牽制感應線圈。牽制感應線圈被配置為將熔體牽制在負載感應線圈內。

根據各種實施例，提供了一種使用裝置的熔化方法。該裝置可包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料的容器；鄰近該容器放置以在其中熔化材料的負載感應線圈；以及和負載感應線圈同軸地放置的牽制感應線圈。可通過在第一RF頻率下操作負載感應線圈而加熱容器中的材料以形成熔融材料。當熔體被加熱和/或維持在期望的溫度時，可在第二RF頻率下操作牽制感應線圈以將熔融材料牽制在負載感應線圈內。

根據各種實施例，提供了一種使用裝置的熔化方法。該裝置可包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料的容器；鄰近該容器放置以在其中熔化材料的負載感應線圈；以及和負載感應線圈同軸地放置的牽制感應線圈。可通過在第一RF頻率下操作負載感應線圈而加熱容器中的材料以形成熔融材料。當加熱時，可在第二RF頻率下操作牽制感應線圈以將熔融材料牽制在負載感應線圈內。一旦為熔融材料達到并保持在期望的溫度，可停止牽制感應線圈的操作，并將熔融材料通過噴射路徑從容器噴射到模具中。

此處示出的方法、技術和設備并不旨在限于示出的實施例。正如此處所公開，裝置或系統(或設備或機器)被配置為執行材料(例如非晶態合金)的熔化和注模。該裝置被配置為：在將熔融材料注入到模具中用于模制之前，通過以較高熔化溫度熔化而處理這種材料或合金。如下進一步所述，彼此同軸地放置裝置的部件。根據一些實施例，在水平軸上對準該裝置的部件(或向那里的通道)。下列實施例僅作說明用途，并不意味著限制。

圖3示出了這種示例性裝置的示意圖。更具體地，圖3示出注模裝置300。根據實施例，注模系統300可包括：被配置為熔化在其中接收的可熔材料305的熔化區310，和被配置為將熔融材料305從熔化區310噴射到模具340的至少一個柱塞桿330。在實施例中，同軸地并在水平軸(例如X軸)上至少提供柱塞桿330和熔化區310，使得柱塞桿330在水平方向上(例如沿X軸)實質上通過熔化區310移動，用以將熔融材料305移動到模具340。該模具可被放置在鄰近熔化區。

可在熔化區以任意數量的形式接收可熔材料。例如，可以鑄錠(固態)、半固態、預熱的漿料、粉末、球粒等形式將可熔材料提供到熔化區310。在一些實施例中，裝載端口(例如鑄錠裝載端口318的圖解實例)可被提供為注模裝置300的一部分。裝載端口318可以是機器內在任意數量的地方提供的單獨開口或區域。在實施例中，裝載端口318可以是通過一個或多個機器部件的路徑。例如，可由柱塞330在水平方向上將材料(例如鑄錠)插入到容器312中，或者可在水平方向上從注入裝置300的模具側(例如通過模具340和/或通過傳遞套筒350到容器312中)插入。在其它實施例中，可以其他方式和/或使用其它設備(例如通過注入裝置的相對端)提供可熔材料到熔化區310。

熔化區310包括熔化機制，該熔化機制被配置為接收可熔材料并隨著加熱材料到熔融狀態而保持材料。熔化機制例如可以是容器312的形式，容器312具有用于接收可熔材料并被配置為在其中熔化材料的主體。整個本公開中所用的容器是由用于加熱物質到高溫的材料制成的容納器。例如，在實施例中，容器可能是熔爐，例如船式熔爐或凝殼爐。在實施例中，容器312是被配置為在真空條件下(例如在真空端口332處由真空設備或泵施加)用于可熔材料的冷爐床熔煉設備。在下面進一步描述的一個實施例中，容器是溫度調節的容器。

容器312還可具有用于輸入材料(例如原料)到其主體的接收或熔化部分314的入口。在圖中所示的實施例中，容器312的主體可包括基本上U形的結構。然而，該所示的形狀并不意在限制。容器312可包括任何數量的形狀或配置。容器的主體具有長度并且可在縱向和橫向方向上延伸，使得使用柱塞330從中去除熔融材料。例如，主體可包括具有從其上垂直延伸的側壁的基座。可在容器的熔化部分314接收用于加熱或熔化的材料。熔化部分314被配置為接收在其中熔化的可熔材料。例如，熔化部分314具有用于接收材料的表面。容器312可在它的熔化部分314中使用用于遞送的注入裝置(例如裝載端口和柱塞)的一個或多個設備而接收材料(例如以鑄錠的形式)。

在實施例中，主體和/或其熔化部分314可包括基本上圓形的和/或平滑的表面。例如，可以將熔化部分314的表面形成為圓弧狀。然而，主體的形狀和/或表面并不意味著限制。主體可以是一體結構，或由結合或機加工在一起的分離部件形成。容器312的主體可以由任意數量的材料(例如銅、銀)形成，包括一個或多個涂層和/或配置或設計。例如，一個或多個表面可在其中具有凹部或槽。

容器312的主體可被配置為在水平方向上由此接收柱塞桿，用以移動熔融材料。也就是說，在實施例中，熔化機制和柱塞桿在相同的軸上，而主體可被配置和/或測定大小以接收柱塞桿的至少一部分。因此，柱塞桿330可被配置為：通過基本上通過容器312移動，將熔融材料(在加熱/熔化后)從容器中移動到模具340。例如引用圖3的裝置300的所示實施例，柱塞桿330將在水平方向上從右向左移動，通過容器312，朝著模具340移動和推動熔融材料并進入模具340。

為了加熱熔化區310并熔化容器312中接收的可熔材料，注入裝置300還包括用于加熱和熔化可熔材料的熱源。

如果基本上不是整個主體本身，至少容器的熔化部分314被配置為被加熱，使得在其中接收的材料被熔化。例如使用位于熔化區310內的感應源320L來完成加熱，所述熔化區310被配置為熔化可熔材料。在實施例中，感應源320L和容器312相鄰地放置。例如，感應源320L可能以線圈的形式，以螺旋狀的形式基本上圍繞容器本體的長度而放置所述線圈。因此，容器312可被配置為：通過使用電源或源325供電到感應源/線圈320L，感應地熔化在熔化部分314內的可熔材料(例如插入的鑄錠)。因此，熔化區310可包括感應區。感應線圈320L被配置為加熱和熔化可由容器312包含的任何材料而不熔化和弄濕容器312。感應線圈320L朝容器312發射射頻(RF)波。正如所示，圍繞容器312的線圈320L和主體可被配置為在水平方向上沿水平軸(例如X軸)放置。

在一個實施例中，容器312是溫度調節的容器。這種容器可包括一個或多個溫度調節通道，該通道被配置為：在容器中所接收的材料熔化期間，在其中流動氣體或液體(例如水、油或其它流體)，用于調節容器312的主體的溫度(例如強制冷卻容器)。也可在和柱塞桿相同的軸線上提供這種強制冷卻的熔爐。冷卻通道可以協助阻止過度加熱和熔化容器312的主體本身。冷卻通道可連接到冷卻系統，該冷卻系統被配置為在容器中引起氣體或液體的流動。冷卻通道可包括一個或多個入口和出口，用于流體通過其流動。可以任意數量的方式配置冷卻通道的入口和出口，并且不意味著限制。例如可相對于熔化部分314放置冷卻通道，使得熔化其上的材料并調節容器溫度(即，熱量被吸收，而容器被冷卻)。冷卻通道的數量、位置和/或方向不應被限制。當感應源320L被供電時，冷卻液體或流體可被配置為在熔化可熔材料期間通過冷卻通道流動。

在容器312中熔化了材料后，柱塞330可用于將熔融材料從容器312塞進模具340中，用于模制成物體、部件或塊。在可熔材料是合金(例如非晶態合金)的情況下，模具340被配置以形成模制的塊體非晶態合金物體、部件或塊。模具340具有通過其接收熔融材料的入口。可以同軸地并在水平軸上提供容器312的輸出和模具340的入口，使得通過容器的主體22在水平方向上移動柱塞桿330，用以噴射熔融材料并通過其入口進入模具340。

如前所指出，當將熔融材料塞進模具或模腔時，諸如用于模制例如金屬或合金的材料的注模系統300的系統可實現真空。注模系統300還可包括至少一個真空源或泵，該真空源或泵被配置為在真空端口312處將真空壓力至少施加到熔化區310和模具340。真空壓力可被施加到用于在其中熔化、移動或轉移以及模制材料的注模系統300的至少部分中。例如，容器312、傳遞套筒350和柱塞桿330都可能在真空壓力下和/或封閉在真空腔中。

在實施例中，模具340是真空模具，該真空模具是被配置為在模制材料時在其中調節真空壓力的封閉結構。例如，在實施例中，真空模具340包括第一平板(還被稱為“A”模具或“A”平板)、相對于彼此鄰近放置(分別)的第二平板(還被稱為“B”模具或“B”平板)。第一平板和第二平板一般都具有與其相關聯的用于在其間模制熔化材料的模具腔。腔被配置為：通過注入套筒或傳送套筒350，模制其間接收的熔融材料。模具腔可包括用于在其中成形和模制部件的部件腔。

通常，第一平板可連接到傳遞套筒350。根據實施例，柱塞桿330被配置為：將熔融材料從容器312通過傳遞套筒350移動到模具340中。可在熔化區310和模具340之間提供套筒350(本領域和此處有時也被稱為發射套筒、冷套筒或注入套筒)。傳遞套筒350具有開口，該開口被配置為接收并允許通過其中傳遞熔融材料并進入模具340(使用柱塞330)中。可在水平方向上沿水平軸(例如X軸)提供其開口。傳遞套筒不必是冷腔。在實施例中，同軸地和在水平軸上至少提供柱塞桿330、容器312(例如它的接收或熔化部分)、傳遞套筒350的開口，使得可在水平方向上通過容器312移動柱塞桿330，以便將熔融材料移動到(并且隨后通過)傳遞套筒350的開口。

在水平方向上通過傳遞套筒350推動熔融材料，并且通過入口(例如在第一平板中)并在第一平板和第二平板之間推動到模具腔中。在材料模制期間，至少第一平板和第二平板被配置為基本上消除其間材料(例如非晶態合金)的暴露，例如暴露給氧氣和氮氣。具體而言，施加真空，使得基本上從平板和其腔內消除大氣。使用通過真空線332連接的至少一個真空源，將真空壓力施加到真空模具340的內部。例如，在熔化和隨后的模制周期期間，系統上的真空壓力或真空度可以保持在1×10^-1到1×10^-4Torr之間。在另一個實施例中，在熔化和模制過程中，真空度保持在1×10^-2和大約1×10^-4Torr之間。當然，可使用其他壓力水平或范圍，例如1×10^-9Torr至大約1×10^-3Torr，和/或1×10^-3Torr至大約0.1Torr。噴射器機制(未示出)被配置為從模具340的第一平板和第二平板之間的模具腔中噴射模制的(非晶態合金)材料(或模制部件)。噴射機制與致動機制(未示出)相關聯或相連，所述致動機制被配置為致動，以便噴射模制的材料或部件(例如，在第一和第二部件后，被水平移動和彼此相對遠離，至少在平板之間的真空壓力被釋放后)。

可在裝置300中使用任意數量或類型的模具。例如，可在第一平板和第二平板之間和/或鄰近第一平板和第二平板提供任何數量的平板以形成模具。例如，可在注模系統/設備300中實現本領域中已知的“A”系列、“B”系列和/或“X”系列模具的模具。

在這種注模裝置300中待熔化材料的均勻加熱和熔融材料的溫度保持協助形成均勻的模制部件。僅僅是為了說明起見，在整個此公開中，待熔化的材料被描述和示為鑄錠305的形式，所述鑄錠305是固體原料的形式；然而，應該指出的是，可在注模系統或裝置300中以固態、半固態、預熱的漿料、粉末、顆粒等接收待熔化的材料，材料的形式不受限制。此外，僅僅為了說明起見，示出的容器312的視圖是沿U形船/容器的X軸方向的剖視圖。

在同軸地和在水平方向放置以獲得最大功率輸入到熔化材料的注模裝置中，將材料牽制在鄰近感應線圈的熔化區中對于連貫的熔化周期是有效的，而不是(例如)使得熔融材料流向容器的噴射路徑和/或從容器的噴射路徑流出。

圖4描述了被配置為具有一個感應線圈420的當前注模系統。線圈420可在放置在容器410內部用于熔化的材料405(例如金屬/金屬合金)上施加力，并且最終當材料405熔融時，感應線圈420在線圈420內的熔融材料405上施加力。這些力可能用以向內擠壓熔融材料到容器的中心，正如所示。同時，當由感應線圈加熱期間平滑化熔融材料時，這些力可能將熔融材料405從感應線圈420中推出，例如在感應線圈420的端部。

正如此處所公開，圖3中示例性的注模裝置/系統300包括多個分離的感應線圈，例如負載感應線圈320L和牽制感應線圈302C。

在實施例中，感應線圈320L和302C可朝容器312發射射頻(RF)波。線圈320L和302C可能是或可能不是錐形。線圈320L和302C例如可包括球形線圈。在實施例中，線圈可以具有相同或不同的形狀，使得能夠調整生成的RF場，例如根據希望而更加定向。例如，牽制感應線圈320C可以是錐形或圓錐形的線圈，具有從負載感應線圈320L隔開并面對負載感應線圈320L的寬敞區域。通過使用調整的RF信息，可由牽制感應線圈320C生成更強的力并朝著負載感應線圈320L施加更強的力到熔體中。熔體/熔融材料可被牽制在負載感應線圈320L內。

牽制感應線圈302C可被隔開，但與負載感應線圈320L同軸地被配置。牽制感應線圈302C可被配置為在熔化區310的噴射端附近。負載感應線圈320L可被配置用于加熱/熔化被放置在容器310的熔化部分314中用于熔化的材料305。牽制感應線圈320C可被配置用于放置和/或牽制加熱/熔化過程期間在負載感應線圈320L內的熔體或熔融材料。牽制感應線圈302C可以阻止熔體或熔融材料從負載感應線圈320L流出，而容器312中的材料305可保持被加熱和熔融。同樣，熔體/熔融材料可被牽制在裝置/系統300的熔化區310內，而它被平滑化并最小化熱損失。

在實施例中，可在不同頻率下操作牽制感應線圈302C和負載感應線圈320L，以便放置/牽制該熔體，例如在熔化溫度。例如，用于加熱/熔化可熔材料的負載感應線圈320L可操作在頻率f_melting，而用于牽制熔體/熔融材料的牽制感應線圈302C可操作在不同頻率f_containment。在實施例中，f_melting可能大于f_containment。在較低頻率下操作的牽制感應線圈302C可生成熔體/熔融材料上更強的凈力。牽制感應線圈302C可施加這種力，例如熔體上的拉普拉斯力，用以對抗由負載感應線圈生成的那些力(這往往將熔體推出)并推回熔體而被牽制在負載感應線圈320L中。

牽制感應線圈320C和負載感應線圈320L被隔開并且頻率不同步地操作。由線圈320C和320L生成的磁場不一定彼此抵消(雖然它們可能以其他方式交互)。通常，當兩個線圈具有反轉方向或相反方向的線圈匝時，例如螺旋匝，生成的磁場可能會彼此相反并彼此抵消。在相反匝有效的這種區域中，不可以加熱待熔化的材料，并由于磁場的抵消而可能趨向于凍結到容器上。

正如此處所公開，通過控制負載感應線圈320C和牽制感應線圈320中的一個或兩個的頻率、功率、磁場之間的交互作用，容器312中的材料305可被加熱/熔化并進一步牽制在負載感應線圈320C內。

在實施例中，牽制感應線圈320c可隨需要而被通電或斷電，用以起從容器312到模具340的熔化噴射路徑中門或閥的作用，和/或控制熔體在噴射路徑中移動到模具340。例如，當通過操作負載感應線圈320L而加熱/熔化材料305時，通過打開牽制感應線圈320C，加熱的材料/熔體可被牽制在負載感應線圈320L內；通過關閉牽制感應線圈320C，可從負載感應線圈320L中噴射或壓出熔體；和/或通過再次打開牽制感應線圈320C，例如作為通過“門區”或容器312噴射端的一部分熔體，這部分熔體可通過模具340的傳遞套筒(例如冷套筒或發射套筒)保持移動，同時負載感應線圈320L內的熔化部分可被牽制。

以這種方式，沿水平軸(X軸)放置容器312，使得被引導通過噴射路徑(例如使用柱塞330)時熔融材料/熔體的移動可在水平方向上。至少部分的容器312周圍是負載感應線圈320L，容器312的噴射端附近的至少部分的容器312周圍是牽制感應線圈320C，使得材料由負載感應線圈320L加熱/熔化并被牽制在負載感應線圈320L內。

在實施例中，如圖5所示，第二牽制感應線圈320C2可被配置為在牽制感應線圈320C1的相對端(即在注入路徑的相對側)與負載感應線圈320L一致。第一和第二牽制感應線圈320C1-C2可以相同或不同，并且可以被控制為具有相同的或不同的功能。以這種方式，容器312中的熔體305可從其兩端被牽制在負載感應線圈320L內。

在實施例中，當利用BMG作為注模裝置300/500中的材料時，可形成具有高彈性極限、耐腐蝕和低密度的物品/部件。

根據使用裝置如圖3和圖5所示的300和/或500的此公開的實施例，圖6示出用于熔化材料和/或模制部件的方法600，然而此處公開的裝置和方法并不以任何方式彼此限制。

在圖6的塊610中，設計一種裝置，用以(例如)包括：被配置為在其中接收用于熔化的材料305的容器312，鄰近容器放置以在其中熔化材料305的負載感應線圈320L；以及與負載感應線圈線同軸地放置的牽制感應線圈320C。通常，可以下列方式操作注模裝置300/500：用于熔化的材料305(例如以單個鑄錠形式的非晶態合金或BMG)可被裝載到上料機制(例如裝載端口318)，插入并接收到熔化區310，進入容器312(由負載感應線圈320L包圍)。正如所需，注塑機的“管嘴”行程(stroke)或柱塞330可用于移動材料進入容器312的熔化部分314。

在塊620中，可通過感應過程(例如通過經由電源325L向負載感應線圈320L提供電源)加熱用于熔化的材料305。在加熱/熔化期間，可激活冷卻系統，用以在容器312的任意冷卻通道316中流動(冷卻)流體。注塑機通過閉環或開環系統控制溫度，這將材料305穩定在具體溫度(例如使用溫度傳感器和控制器)。

在塊630中，可在低于負載感應線圈320L的RF頻率下操作牽制感應線圈320C，用以控制同軸熔化裝置中熔融材料或熔融原料的位置和形狀。牽制感應線圈320C可在熔融材料上施加力，例如拉普拉斯力，以對抗由負載感應線圈生成的那些力(其趨向將熔融材料推出)，而基本上不降低熔融材料305的感應加熱。

在塊640處，一旦為容器312中的熔體達到和保持在期望的溫度，可通過關閉牽制感應線圈320C而“打開”容器312的噴射路徑，使得隨后可通過噴射路徑(例如傳遞套筒350)從容器到模具340噴射熔體/熔融材料，正如在圖6的塊650中所見。模具340可以是鑄造機(例如冷室壓鑄機)中的任何模具。可沿著水平軸(X軸)在水平方向(例如圖3和圖5所示的從右到左)執行噴射。這可使用柱塞330控制，所述柱塞可被激活，例如使用伺服驅動的驅動或液壓驅動。例如，模具340被配置為通過入口接收熔融材料，并被配置為在真空下模制熔融材料。也就是說，熔融材料被注入到至少第一平板和第二平板之間的真空腔以在模具340中模制部件。正如之前所指出，在一些實施例中，材料可以是用于模制錠體非晶態合金部件的非晶態合金材料。一旦模具腔已經開始填充，壓力(通過柱塞)可被保持在給定水平以將熔融材料“塞”進模具腔內的其它空區域并模制材料。模制過程之后(例如大約10至15秒)，可釋放至少施加到模具340的真空(如果不是整個裝置300/500)。然后打開模具340，而固化的部件暴露在大氣中。在實施例中，致動噴射器機制，用以通過致動設備(未示出)從模具340的至少第一和第二平板之間噴射固化的模制物體。此后，該過程可重新開始。然后可關閉模具340，通過相對于彼此和彼此相向地至少移動至少第一平板和第二平板，使得第一平板和第二平板彼此鄰近。一旦柱塞330已經移動到裝載位置，通過真空源將熔化區310和模具340抽真空，以便插入和熔化更多的材料并模制另一個部件。

雖然沒有非常詳細地描述，公開的注入系統可包括額外的部件，包括但不限于一個或多個傳感器、流量計等(例如用以監測溫度、冷卻水流等)和/或一個或多個控制器。使用此處公開的注入系統的任意實施例模制(和/或熔化)的材料可包括任意數量的材料，并且不應該被限制。在一個實施例中，待模制的材料是如上所述的非晶態合金。

實施例的應用

目前所述的裝置和方法可用于形成各種部件或物品，例如可用于Yankee烘缸輥；汽車和柴油機活塞環；泵部件，例如軸、套筒、密封件、葉輪、澆注面、柱塞；Wankel發動機部件，例如殼體、端板；以及機械元件，例如缸套、活塞、閥桿和液壓油缸。在實施例中，裝置和方法可用于形成電子設備的外殼或其他部件，例如設備的外殼或殼的一部分或其電互連器。裝置和方法還可用于制造任意消費電子設備的部分，例如蜂窩電話、臺式計算機、筆記本電腦和/或便攜式音樂播放器。正如此處所用，“電子設備”可以指任意電子設備，例如消費電子設備。例如它可以是電話(例如手機和/或陸線電話)，或者任意通信設備(例如智能電話，例如包括iPhone^TM)，以及電子郵件發送/接收設備。它可以是顯示器的一部分，例如數字顯示器、TV監視器、電子圖書閱讀器、便攜式Web瀏覽器(例如iPad^TM)和計算機監視器。它還可以是娛樂設備，包括便攜式DVD播放器、DVD播放器、藍光光盤播放器、視頻游戲控制臺、諸如便攜式音樂播放器(例如iPod^TM)的音樂播放器等。它還可以是提供控制的設備的一部分，例如控制圖像、視頻、聲音(例如Apple TV^TM)流，或者它可以是電子設備的遙控器。它可以是計算機或其附件的一部分，例如硬盤驅動器塔外殼或殼、筆記本電腦外殼、筆記本電腦鍵盤、筆記本電腦軌跡板、臺式機鍵盤、鼠標和揚聲器。該涂層還可應用到諸如手表或時鐘的設備。

雖然此處在有限數量的實施例的上下文中描述和示出該發明，但是可以許多形式體現該發明而不脫離發明的本質特征的精神。包括此公開摘要所述內容的所示和所述實施例因此在所有方面被認為是說明性的而不是限制性的。由所附權利要求而不是由前面的描述指示發明的范圍，在權利要求書的等同物的含義和范圍內的所有改變旨在包含在其中。