[發明專利]一種通過氣動成形包覆非晶態合金層的裝置及工藝

有效

• 申請號: 201410427399.1
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104152842A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 李輝平;賀連芳;孔令亮;蓋康
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C23C6/00
• 分類號: C23C6/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 崔苗苗

技術領域

本發明涉及非晶態金屬玻璃氣動成形裝置及工藝，屬于非晶態金屬成形技術領域。

背景技術

金屬玻璃又稱非晶態合金，由于其獨特的無序微觀結構，使其既有金屬和玻璃的優點，又克服了它們各自的弊端。玻璃易碎，沒有延展性；但金屬玻璃的強度高于鋼，硬度超過高硬工具鋼，且具有一定的韌性和剛性，所以，人們稱金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”。非晶態合金具有高強度、高硬度、良好的耐磨性和耐蝕性等較好的力學、物理和化學性能，從而決定其應用的領域非常廣泛，具有廣闊的應用前景。

鋯基非晶對于極限冷卻速度的要求較低，可以在低于100K/s以下的冷卻速度下得到完全的非晶態組織，因而針對鋯基非晶的零件有多種成形工藝。專利CN102877010A“一種鋯基塊體非晶合金鑄件的鑄造成形方式”公開了一種鋯基塊體非晶合金鑄件的鑄造成形方法，其鑄件的化學成分的at％是：Zr35-45、Ti11-16、Cu10-15、Ni8-12、Be16-25，熔煉前對上述原材料用超聲波在酒精介質中進行凈化處理，再將每一種平均分成兩份，按其各自的密度，由下到上兩次重復布料裝入坩堝中，布料時要避免原料銅和銅坩堝相接觸，以防止原料銅熔化時與銅坩堝發生粘結；然后合爐進行抽真空，充入0.05MPa的氬氣保護，開始加熱熔煉，在60KW、80KW、120KW各保持5分鐘后將功率加至140KW使合金熔體的溫度達到800℃以上。專利CN101164722“一種非晶合金工件的制備加工凈成形一體化方法”公開一種非晶合金工件的制備加工凈成形一體化方法。本發明方法是把合金母料加熱熔化后注入可潰型模具中，待熔融合金冷卻后形成非晶態合金，模具潰型后對試件進行簡單的清理即可獲得所需工件。利用可潰型模具通過鑄造的方法制備出任何復雜形狀的臨界厚度在一定范圍內的非晶合金工件，實現了復雜非晶合金工件的制備、加工，凈成形一體化技術。專利CN1199747C“一種非晶合金精密零部件超塑性模鍛成形裝置及方法”公開了一種用于大塊非晶合金精密零部件超塑性模鍛成形的裝置及采用這種裝置制備大塊非晶合金精密零件的工藝。可以成形外廓直徑尺寸0.1～100mm、厚度尺寸0.1～50mm的各種復雜形狀零部件，如齒輪類、實心或實心臺階軸(錐度軸)類以及等軸類扁薄零件等。所發明的裝置由真空爐、可更換壓頭和模具三部分組成。專利CN100473472C“金屬玻璃的成形方法”公開了一種金屬玻璃的成形方法。該方法在保持金屬玻璃的非晶質的同時成形不產生表面缺陷的成形品，即便是薄壁或厚度不等的成形品或復雜形狀的成形品也可簡單地成形。

吹塑(又稱吹塑模塑)是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型塑料坯料吹脹形成中空制品的方法，是第三種最常用的塑料加工方法，同時也是發展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模(凹模)，與注塑成型相比，設備造價較低，適應性較強，可成型性能好(如：低應力)、可成型具有復雜起伏曲線(形狀)的制品。

非晶態合金在過冷液態時能像塑料一樣具有良好的可塑性和較低的加工成本，在室溫時又能像鋼鐵一樣具有很好的強度和硬度。非晶態合金在玻璃化溫度Tg和晶化溫度Tx之間時，會逐漸軟化并能像熔融的塑料一樣流動，而且在一定的時間內不會出現晶化現象，為此可以像吹塑工藝中對塑料坯料進行吹塑成形一樣，利用一定壓力的氣體對非晶態合金進行氣動成形。非晶態合金具有高強度、高硬度和優良的耐磨及耐腐蝕性，而且表面光亮、美觀，但是非晶態合金的價格較高。黃銅、鋼、熱固性塑料等材料的價格要比非晶態合金低很多，但是他們的某些物理和化學性能與非晶態合金相比，要差很多。由于非晶態合金在300～400℃即可玻璃化，并具有極好的塑性，因而可以將非晶態合金包覆在其他材料的表面，綜合利用這些材料各自的優勢，制造低成本、高強度、高硬度、耐磨損和耐腐蝕的零件。通過將非晶態合金包覆在相應零件外表面，改善零件表面質量、耐磨性、耐腐蝕性，提高零件的使用壽命，也可將包覆非晶態合金的零件用于其他零件無法承受的腐蝕環境。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過氣動成形包覆非晶態合金層的裝置及工藝，將非晶態合金膜包覆在零件的表面，改善零件的表面質量，使其具有優良的耐腐蝕和耐磨損性能，提高零件的使用壽命。

本發明采取的技術方案為：