珀尔帖冷却元件在热塑性成型（TPF）金属玻璃的最后阶段充当主要的热调节器。它们负责在模塑步骤完成后立即执行约 10 K/s 的受控冷却速率，确保部件从可塑状态快速过渡回刚性固体状态。
在 TPF 后处理中，珀尔帖元件在可成型性与稳定性之间架起了桥梁。通过以 10 K/s 的速率快速冷却材料，它们可以防止非晶结构结晶，从而保持金属玻璃的独特性能。
管理材料状态转变
从粘塑性到玻璃态的转变
在成型过程中，金属玻璃被加热到粘塑性状态，使其能够被塑造成复杂的形状。一旦形状确定，这种状态就不再是理想的。
珀尔帖元件立即作用，将材料恢复到稳定的玻璃态。这种相变对于确定部件的最终尺寸至关重要。
减少热暴露
时间是加工金属玻璃的关键因素。材料对长时间暴露在高温下非常敏感。
珀尔帖冷却最大限度地减少了材料在此高温区域停留的时间。通过加速冷却，设备限制了施加到样品上的热量预算。
保持微观结构完整性
防止结晶
金属玻璃的定义特征是其非晶（非晶态）结构。如果材料保持高温时间过长，它将开始结晶。
结晶会降低材料优越的机械性能。珀尔帖元件提供的冷却有效地阻止了这种不必要的结晶。
10 K/s 速率的重要性
约 10 K/s 的特定速率是一个目标加工参数。它足够快，可以在晶体成核和生长之前“冻结”原子结构。
这种受控的速度确保部件在整个横截面中保持非晶状态。
关键工艺限制
冷却不足的风险
虽然珀尔帖元件提供了可靠的解决方案，但它们的作用突显了 TPF 加工中的一个关键权衡：成型时间和冷却速度之间的平衡。
如果冷却速率显著低于 10 K/s 的基准，结晶的风险会急剧增加。设备完全依赖珀尔帖元件来维持此阈值；未能维持此速率将导致部件变得易碎、结晶，而不是耐用的金属玻璃部件。
为您的目标做出正确的选择
为了优化您的 TPF 后处理，请考虑冷却速率如何影响您的特定目标：
- 如果您的主要关注点是材料质量：确保您的设备校准保持完整的 10 K/s 冷却速率，以保证纯粹的非晶结构没有结晶。
- 如果您的主要关注点是工艺效率：利用从粘塑性到玻璃态的快速转变，在不牺牲部件稳定性的情况下缩短整体循环时间。
珀尔帖元件不仅仅是冷却设备；它们是锁定金属玻璃高性能特性的守护者。
摘要表：
| 特征 | 在 TPF 后处理中的作用 |
|---|---|
| 主要功能 | 快速热调节和状态转变 |
| 冷却速率 | 约 10 K/s |
| 材料影响 | 将材料从粘塑性状态转变为玻璃态 |
| 结构目标 | 防止结晶；保持非晶结构 |
| 质量控制 | 锁定最终尺寸和机械性能 |
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参考文献
- Maximilian Frey, Ralf Busch. Thermoplastic forming of additively manufactured Zr-based bulk metallic glass: A processing route for surface finishing of complex structures. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.109368
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
