[發明專利]一種非晶微納結構的制備方法及熱壓成型裝置

有效

• 申請號: 202010893909.X
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112139348B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 馬將;閆玉強
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;B21D37/10;B21D37/16;B21D37/20;B21D45/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 郭雨桐

本發明公開了一種非晶微納結構的制備方法及熱壓成型裝置。非晶微納結構的制備方法包括以下步驟：準備熱壓模具、上壓頭、下壓頭以及微結構模板，熱壓模具包括開設有模壓孔的外模具以及可拆卸地放置于模壓孔的內模套；將下壓頭、微結構模板以及非晶合金從下往上依次設置于內模套，微結構模板朝向非晶合金的表面開設有微納結構；將熱壓模具置于真空環境中并將非晶合金加熱至過冷液相區，上壓頭的一端插入模壓孔并朝微結構模板壓緊非晶合金且保壓預定時間；將非晶合金進行冷卻并取出復制有微納結構的非晶合金。本發明可以降低非晶合金與外模具的脫模難度。

技術領域

本發明屬于非晶合金熱壓成型技術領域，尤其涉及一種非晶微納結構的制備方法及熱壓成型裝置。

背景技術

目前，非晶合金也稱液態金屬或金屬玻璃，其一般是熔融態合金急冷凝固使得體系來不及結晶所形成，原子排列繼承液態具有的長程無序、短程有序點的結構特點，從而具有很多優異的力學與物化性能。

非晶合金在熱力學上屬于亞穩態材料，當溫度升高時，材料會發生玻璃化轉變，繼續升高溫度進而誘發晶化反應。在玻璃化轉變與晶化開始溫度之間一般存在20～120℃的溫度區間，這個溫度區間被稱為過冷液相區。正是由于這一區間的存在，賦予了非晶合金具有和氧化物玻璃及其相似的性質，呈現粘流性狀態，表現出優良的超塑性。從而避免了室溫條件下非晶合金高強度、高硬度、引起的加工困難、可塑性差的問題。與傳統成形工藝相比，非晶合金超塑性成形零件具有高強度、高精度、高表面光潔度的特點，非常適用于航空航天、精密機械、醫療器械、電子消費等產品的加工制造。

現有技術中的非晶合金超塑性成形，其基本原理都是利用過冷液相區間的熱壓法。技術方案多以加工解決宏觀零件為目的，宏觀結構的非晶合金成型往往需要較小的成形壓力，脫模也容易。但是對于微納結構尤其納米結構的制備，由于結構尺寸小填充阻力大，為了成型充分往往需要施加極大的壓力，非晶合金會向四周填充模具的模壓腔并擠壓模壓腔的內壁，冷卻后非晶合金會粘接模壓腔的內壁，從而造成脫模困難，而強制脫模會造成產品和模具變形，嚴重時無法脫模。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種非晶微納結構的制備方法，旨在解決非晶合金在熱壓過程中脫模困難的問題。

為實現上述目的，本申請采用的技術方案是：提供一種非晶微納結構的制備方法，用于在非晶合金上熱壓出微納結構，所述非晶微納結構的制備方法包括以下步驟：

準備熱壓模具、上壓頭、下壓頭以及微結構模板；

所述熱壓模具包括開設有模壓孔的外模具以及可拆卸地放置于所述模壓孔的內模套；

將所述下壓頭、所述微結構模板以及所述非晶合金從下往上依次設置于所述內模套，所述微結構模板朝向所述非晶合金的表面開設有微納結構；

將所述熱壓模具置于真空環境中并將所述非晶合金加熱至過冷液相區，所述上壓頭的一端插入所述模壓孔并朝所述微結構模板壓緊所述非晶合金且保壓預定時間；

將所述非晶合金進行冷卻并取出復制有所述微納結構的非晶合金。

在一個實施例中，所述內模套包括第一半套和與所述第一半套對接配合的第二半套，所述微結構模板和所述非晶合金均位于所述第一半套和所述第二半套之間。

在一個實施例中，所述內模套是由耐溫材料制成的柔性薄膜套。

在一個實施例中，所述微結構模板層疊設置有多個，任意相鄰的兩所述微結構模板之間均設置有所述非晶合金，各所述微結構模板朝向對應的所述非晶合金的表面均開設有微納結構。

在一個實施例中，所述微納結構包括尺寸為納米級的納米結構和尺寸為微米級的微米結構。

在一個實施例中，所述微結構模板開設有所述微米結構和所述納米結構。

在一個實施例中，所述上壓頭和所述下壓頭的熱膨脹系數相同。