專利名稱：高精度金屬非晶管制備方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度金屬非晶管的制備設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
非晶是指組成物質(zhì)的分子(或原子、離子)不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。它 沒(méi)有一定規(guī)則的外形，如玻璃、松香、石蠟等。它的物理性質(zhì)在各個(gè)方向上是相同的，叫"各 向同性"。它沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。所以有人把非晶體叫做"過(guò)冷液體"或"流動(dòng)性很小的液體"。
非晶態(tài)固體包括非晶態(tài)電介質(zhì)、非晶態(tài)半導(dǎo)體、非晶態(tài)金屬。它們有特殊的物理、 化學(xué)性質(zhì)。例如金屬玻璃(非晶態(tài)金屬)比一般(晶態(tài))金屬的強(qiáng)度高、彈性好、硬度和韌 性高、抗腐蝕性好、導(dǎo)磁性強(qiáng)、電阻率高等。這使非晶態(tài)固體有多方面的應(yīng)用。它是一個(gè)正 在發(fā)展中的新的研究領(lǐng)域，近年來(lái)得到迅速的發(fā)展。 金屬非晶材料在工程上有非常重要的應(yīng)用，而其成形則是重要的課題。
就管材成形而言，一種已知的方案是所謂的"噴鑄成形"。如圖1所示，在這種噴鑄 成形方法中，以標(biāo)號(hào)3表示的金屬非晶材料現(xiàn)在一個(gè)熔腔1中通過(guò)被加熱裝置2所加熱至 液相。然后借助高壓氣體4使非晶材料3快速通過(guò)鑄模5的柱形內(nèi)腔6 ;此時(shí)，一部分液相 的高溫非晶材料接觸到冷的內(nèi)腔6的壁，而發(fā)生局部冷凝，而靠近內(nèi)腔6的中心的高溫非晶 材料則繼續(xù)在高壓氣體4的驅(qū)動(dòng)下向圖1中所示的下方方向移動(dòng)。這樣，在內(nèi)腔6的壁上冷 凝下一層非晶材料，從而形成了非晶材料管，而剩余的非晶材料從鑄模5的另一側(cè)的出口 7 排出。 用這種噴鑄成形制作的管材有個(gè)問(wèn)題，即管的內(nèi)壁的精度較差。這是迫切需要解 決的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人提出了一種新穎的解決方案。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高精度金屬非晶管的制備設(shè)備，包括一個(gè)上 模；一個(gè)下模；所述下模與所述上模在閉合后形成一個(gè)模腔，所述模腔具有一個(gè)直徑加大 部分和位于所述直徑加大部分的兩側(cè)的定位部分，其中，所述直徑加大部分的直徑在精度 范圍內(nèi)等于所要制備的高精度金屬非晶管的外徑，每個(gè)所述定位部分的至少一部分的直徑 在精度范圍內(nèi)等于所要制備的高精度金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種高精度金屬非晶管的制備方法，包括
把待加工的金屬非晶置于一個(gè)模腔中，所述模腔包括一個(gè)直徑加大部分和位于所 述直徑加大部分的兩側(cè)的定位部分，直徑加大部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要加工的金 屬非晶管的外徑，每個(gè)定位部分的至少一部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金屬非 晶管的目標(biāo)內(nèi)徑； 把一個(gè)內(nèi)成形工具的一個(gè)引導(dǎo)部分穿過(guò)待加工的金屬非晶，所述內(nèi)成形工具具有 所述引導(dǎo)部分和一個(gè)工作部分，所述工作部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要加工的金屬非
3晶管的目標(biāo)內(nèi)徑； 把置于所述模腔中的所述待加工的金屬非晶加熱至其玻璃轉(zhuǎn)變溫度； 使所述內(nèi)成形工具的所述工作部分穿過(guò)處于過(guò)冷液相區(qū)的金屬非晶。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種高精度金屬非晶管的制備方法，其特征在
于包括 把待加工的金屬非晶置于一個(gè)模腔中，所述模腔包括一個(gè)直徑加大部分和位于所 述直徑加大部分的兩側(cè)的定位部分，直徑加大部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金 屬非晶管的外徑，每個(gè)所述定位部分的至少一部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金 屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑； 使一個(gè)內(nèi)成形工具的一個(gè)引導(dǎo)部分穿過(guò)模腔； 把置于所述模腔中的所述待加工的金屬非晶加熱至其玻璃轉(zhuǎn)變溫度； 在置于所述模腔中的所述待加工的金屬非晶處于過(guò)冷液相區(qū)溫度的情況下，使所
述內(nèi)成形工具的所述工作部分穿過(guò)模腔。


圖1是示意圖，用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的噴鑄成形方法。
圖2是示意圖，用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
當(dāng)晶體從外界吸收熱量時(shí)，其內(nèi)部分子、原子的平均動(dòng)能增大，溫度也開(kāi)始升高， 但并不破壞其空間點(diǎn)陣，仍保持有規(guī)則排列。繼續(xù)吸熱達(dá)到一定的溫度——熔點(diǎn)時(shí)，其原 子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度可以破壞其有規(guī)則的排列，空間點(diǎn)陣也開(kāi)始解體，于是晶體開(kāi)始變成液 體。在晶體從固體向液體的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，吸收的熱量用來(lái)一部分一部分地破壞晶體的空間 點(diǎn)陣，所以固液混合物的溫度并不升高。當(dāng)晶體完全熔化后，隨著從外界吸收熱量，溫度又 開(kāi)始升高。 非晶體由于分子、原子的排列不規(guī)則，吸收熱量后不需要破壞其空間點(diǎn)陣，只用來(lái) 提高平均動(dòng)能，所以當(dāng)從外界吸收熱量時(shí)，便由硬變軟，最后變成液體。所以，非晶體材料有 一個(gè)軟化狀態(tài)。 本發(fā)明就是通過(guò)把金屬非晶材料加熱到其軟化狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度金屬非晶管的 制作。 以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖的顯示不是按照實(shí)際比 例的，也不是等比例的，而只是示意的顯示。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的高精度金屬非晶管的制備設(shè)備的剖視示意圖， 該設(shè)備包括一個(gè)下模201和一個(gè)上模202。上模201和下模202合模后形成圓柱形模腔 203。 模腔203具有一個(gè)直徑加大部分204。直徑加大部分204的長(zhǎng)度基本上等于所要 加工的金屬非晶管205的長(zhǎng)度，直徑加大部分204的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要加工的金 屬非晶管205的外徑。 模腔203的直徑加大部分204兩側(cè)是定位部分206。定位部分206的至少一部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑。 待加工的金屬非晶205被置于模腔203的直徑加大部分204中。作為一種具體的 實(shí)施方式，待加工的金屬非晶205可以是用傳統(tǒng)的方法(如上述"噴鑄成形"法)制成的金 屬非晶管，其外徑在精度范圍內(nèi)等于直徑加大部分204的直徑，其內(nèi)徑則只能達(dá)到大致等 于所要制備的高精度金屬非晶管的內(nèi)徑的程度。 —個(gè)內(nèi)成形工具207可以由諸如鋼絲或其他適當(dāng)材料構(gòu)成。其可以具有一個(gè)引導(dǎo) 部分208和一個(gè)工作部分209。工作部分209的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要加工的金屬非 晶管205的目標(biāo)內(nèi)徑，即，工作部分209的直徑在精度范圍內(nèi)等于定位部分206的直徑?；?者，作為一種替代方案，工作部分209的直徑可在容差范圍內(nèi)略小于定位部分206的直徑。
引導(dǎo)部分208的直徑稍小，以使其能夠容易穿過(guò)待加工的金屬非晶管205。作為一 種具體方案，可以通過(guò)對(duì)作為內(nèi)成形工具207的直徑一致的鋼絲/鋼桿的一部分進(jìn)行打磨， 而獲得直徑較小的引導(dǎo)部分208。 在本發(fā)明的加工方法的一個(gè)實(shí)施例中，把內(nèi)成形工具207的引導(dǎo)部分208穿過(guò)待 加工的金屬非晶管205，再把金屬非晶管205連同內(nèi)成形工具207 —起放置在模腔203中， 使金屬非晶管205被置于直徑加大部分204中，并使成形工具207露在金屬非晶管205之 外的部分穿過(guò)定位部分206，且使成形工具207的引導(dǎo)部分208的頭端處于模腔203 (的下 游端)之外。 然后閉合上模202和下模201。此時(shí)，金屬非晶管205被置于直徑加大部分204 中，成形工具207則在模腔203中延伸且其頭端處于模腔203之外。 對(duì)閉合的上、下模202、201連同其中的金屬非晶管205進(jìn)行加熱，使金屬非晶管 205達(dá)到使其處于軟化狀態(tài)的一個(gè)工作溫度。該工作溫度低于金屬非晶管材料的熔化溫度。 具體的加熱方法包括感應(yīng)法、熱油法、熔巖法等，相應(yīng)的加熱裝置則包括感應(yīng)加熱裝置、熱 油加熱裝置、熔巖加熱裝置。其中熱油法和熔巖法相對(duì)更為優(yōu)選，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀讓?shí)現(xiàn)均勻加 熱。 借助成形工具207露出模腔203的部分，用一個(gè)牽引裝置(未顯示)對(duì)成形工具 207進(jìn)行牽引，迫使其工作部分209穿過(guò)待加工的金屬非晶管205。工作部分209的熔化溫 度顯著高于所述工作溫度，所以工作部分209的變形可以忽略。因此，工作部分209穿過(guò)待 加工的金屬非晶管205，使待加工的金屬非晶管205的內(nèi)徑以很高的精度達(dá)到了工作部分 209的外徑的數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)了高精度金屬非晶管。 作為一種替換實(shí)施例，使成形工具207的引導(dǎo)部分208通過(guò)待加工的金屬非晶205
的操作也可以在把金屬非晶205的放置到模腔203中的操作之后或之中進(jìn)行。 作為一種替換實(shí)施例，使成形工具207的引導(dǎo)部分208通過(guò)待加工的金屬非晶205
的操作也可以在把金屬非晶205加熱至其玻璃轉(zhuǎn)變溫度的操作之后或之中進(jìn)行。 借助本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠以簡(jiǎn)單的設(shè)備和工藝，解決金屬非晶管的高精度成
形難題。
權(quán)利要求
高精度金屬非晶管的制備設(shè)備，其特征在于包括一個(gè)上模(202)，一個(gè)下模(201)，所述下模與所述上模在閉合后形成一個(gè)模腔(203)，所述模腔(203)具有一個(gè)直徑加大部分(204)和位于所述直徑加大部分(204)的兩側(cè)的定位部分(206)，其中，所述直徑加大部分(204)的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的高精度金屬非晶管的外徑，每個(gè)所述定位部分(206)的至少一部分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的高精度金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑。
2. 如權(quán)利要求l所述的制備設(shè)備，進(jìn)一步包括加熱裝置，用于對(duì)所述上模和下模以及設(shè)置在其中的待加工金屬非晶進(jìn)行加熱，從而 使金屬非晶達(dá)到其玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的制備設(shè)備，其中所述加熱裝置包括感應(yīng)加熱裝置、熱油加熱裝置、 熔巖加熱裝置中的至少一種。
4. 高精度金屬非晶管的制備方法，其特征在于包括把待加工的金屬非晶(205)置于一個(gè)模腔(203)中，所述模腔包括一個(gè)直徑加大部分 (204)和位于所述直徑加大部分(204)的兩側(cè)的定位部分(206)，直徑加大部分(204)的直 徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金屬非晶管的外徑，每個(gè)所述定位部分(206)的至少一部 分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑；把一個(gè)內(nèi)成形工具(207)的一個(gè)引導(dǎo)部分(208)穿過(guò)待加工的金屬非晶(205)，所述內(nèi) 成形工具(207)具有所述引導(dǎo)部分(208)和一個(gè)工作部分(209)，所述工作部分(209)的直 徑在精度范圍內(nèi)等于所要加工的金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑；把置于所述模腔(203)中的所述待加工的金屬非晶(205)加熱至其玻璃轉(zhuǎn)變溫度；使所述內(nèi)成形工具(207)的所述工作部分(209)穿過(guò)被置于所述模腔(203)中并處于 過(guò)冷液相區(qū)溫度的所述金屬非晶(205)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中加熱所述金屬非晶的操作是借助感應(yīng)加熱裝置、 熱油加熱裝置、熔巖加熱裝置中的至少一種而進(jìn)行的。
6. 高精度金屬非晶管的制備方法，其特征在于包括把待加工的金屬非晶(205)置于一個(gè)模腔(203)中，所述模腔包括一個(gè)直徑加大部分 (204)和位于所述直徑加大部分(204)的兩側(cè)的定位部分(206)，直徑加大部分(204)的直 徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金屬非晶管的外徑，每個(gè)所述定位部分(206)的至少一部 分的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑；使一個(gè)內(nèi)成形工具(207)的一個(gè)引導(dǎo)部分(208)穿過(guò)模腔(203);把置于所述模腔(203)中的所述待加工的金屬非晶(205)加熱至其玻璃轉(zhuǎn)變溫度；在置于所述模腔(203)中的所述待加工的金屬非晶(205)處于過(guò)冷液相區(qū)溫度的情況 下，使所述內(nèi)成形工具(207)的所述工作部分(209)穿過(guò)模腔(203)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中加熱所述金屬非晶的操作是借助感應(yīng)加熱裝置、 熱油加熱裝置、熔巖加熱裝置中的至少一種而進(jìn)行的。
全文摘要
一種高精度金屬非晶管的制備設(shè)備，包括一個(gè)上模(202)，一個(gè)下模(201)，所述下模與所述上模在閉合后形成一個(gè)模腔(203)，所述模腔(203)具有一個(gè)直徑加大部分(204)和位于所述直徑加大部分(204)的兩側(cè)的定位部分(206)，其中，所述直徑加大部分(204)的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的高精度金屬非晶管的外徑，所述定位部分(206)的直徑在精度范圍內(nèi)等于所要制備的高精度金屬非晶管的目標(biāo)內(nèi)徑。本發(fā)明還涉及高精度金屬非晶管的制備方法。
文檔編號(hào)B21C37/06GK101745566SQ200810239819
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者張澤強(qiáng), 張濤, 賈皓凌, 趙磊, 馬朝利, 魯園園 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)