[發(fā)明專利]非晶合金與異質材料結合的方法及復合體

有效

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• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102430745A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 宮清;張法亮;李運春
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;B32B15/00;B32B7/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉

技術領域

本發(fā)明涉及非晶技術領域，具體而言，涉及一種結合非晶合金與異質材料的方法及由非晶合金與異質材料形成的復合體。

背景技術

目前，精密耐用、高可靠性和高強度的產品結構得到越來越多的需求，但現有的材料和現有的成型技術及連接技術，很難滿足產品結構的設計需求。例如，鎂合金材料雖然質輕并可精密成型，但強度差易開裂，而且不耐腐蝕；鋁合金材料雖然可精密成型、耐腐蝕且具有豐富多彩的裝飾性能，但硬度低，不耐磨；鋅合金材料雖然價格低廉且易于成型，但強度低不耐腐蝕；不銹鋼雖然具有高的強度，高的耐蝕性，但難于精密成型，即便可以精密加工，但加工成本非常高，而難于得到普及。

非晶合金材料也被稱作金屬玻璃，由于組成合金的原子無序的獨特排列結構，而具有不同于普通結晶態(tài)金屬材料的優(yōu)異的物理、化學性質，例如高屈服強度、高硬度、超彈性(高彈性極限)、高耐磨損性、高耐腐蝕性等，因此被認為具有廣闊的應用前景。

非晶合金出現于二十世紀六十年代，最初的非晶合金由于臨界尺寸(即，形成非晶的最大尺寸)只能達到微米級，而難以得到實際應用。近年來，非晶合金的臨界尺寸逐漸增大，為非晶合金的工業(yè)化應用提供了可能。

非晶合金具有優(yōu)異的鑄造性能。例如，非晶合金通常具有類似于鎂、鋁、鋅、銅合金的低熔點，稀土基非晶合金的熔點可以低達300℃；由于非晶合金保留了熔融態(tài)的結構特征，沒有發(fā)生相變，因此具有比常規(guī)金屬和塑料更低的收縮率。由于非晶合金像塑料一樣不僅具有熔點還具有玻璃轉化溫度，而且具有大的過冷液相區(qū)，因此非晶合金通常具有高的流動性和對鑄型的形狀及表面優(yōu)異復寫性。同時，由于沒有成分偏析和晶粒粗大帶來的性能差異，因此非晶鑄態(tài)合金產品即可獲得優(yōu)越的機械性能。上述優(yōu)點使得非晶合金具有廣泛的應用前景。例如，采用非晶合金材料制作電子產品外殼時可以解決常規(guī)金屬材料制作的外殼由于硬度和強度不足容易出現劃痕和受力破壞等缺陷問題；采用非晶合金材料還可以制備結構異常復雜且強度高的結構件，可以解決目前采用鋼材制備精密、結構復雜、強度高的結構件中的大切削量加工問題；同時采用非晶合金材料可以成型精密微型齒輪，可以解決微型齒輪成型困難及耐磨性差的問題。

然而，由于非晶合金自身的一些特點，使其應用受到了很大的影響。例如，非晶合金硬度較高，當需要在非晶合金制品上進行切削加工、沖孔以及鉆孔時即會增加工藝難度，顯著縮短刀具壽命，從而提高生產成本。此外，對于結構異常復雜且壁厚為0.3mm以下的產品，同樣會造成非晶合金產品成型難度較大而大幅提高生產成本，甚至無法生產。同時，由于非晶合金的塑性變形是通過剪切帶的低粘度區(qū)域的形成和擴展的形式進行的，因此，非晶合金通常表現出極低的塑性形變而呈現為脆性材料，從而大大限制了在要求安全性較高的器件中的應用，例如在產品跌落性能，產品沖擊性能中有特殊要求的產品上的應用。同時，也大大限制了各種非晶合金體系尤其是低非晶形成能力和低成本非晶合金材料的使用。另外，目前非晶合金通常由貴重金屬構成，材料成本高昂，同時產品結構設計時也并非所有的結構都需要非晶合金優(yōu)異的性能，因此如何實現高成本材料的低成本應用，是需要解決的一大難題。

美國專利US5482580、US6818078B2及US6771490B2公開了非晶合金與其他材料復合的方法，然而使用這些常規(guī)復合方法制得的非晶合金復合制品中，非晶合金材料和其他材料之間的結合強度較低，耐沖擊性能低，而且上述美國專利中公開的方法要求預制件的熔點高于與其復合的材料的熔點，或者要求非晶合金的彈性極限要大于1.5％的彈性極限值，從而大大限制了非晶合金與其他材料連接復合的使用。

同時，在連接技術方面，扣位、螺母、焊接、粘接等傳統(tǒng)技術被廣為采用，但或因強度低而可靠性差，或因工序繁雜成本高，即使嵌件成型技術也由于異種材料的巨大差異而存在連接強度差的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的實施例提供了一種將非晶合金和異質材料結合的方法，利用該方法，非晶合金與異質材料之間具有高的結合強度和高的可靠性，結合在一起的非晶合金與異質材料具有高的沖擊韌性，并且該方法工藝簡單成本低。

本發(fā)明的實施例還提出一種非晶合金與異質材料形成的復合體，該復合體具有高的強度、高的沖擊韌性以及高可靠性，且降低了非晶合金材料的使用要求和使用量，簡化了制造工藝，降低了生產成本。

根據本發(fā)明實施例的將非晶合金與異質材料結合的方法，包括以下步驟：

將由所述異質材料和所述非晶合金中的一個形成的預制件放入模具中；