一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其技術(shù)關(guān)鍵在于，利用充型窄通道和大的充型壓力兩方面措施，使過(guò)冷液體在充型過(guò)程中獲得足夠大的變形比率和高的流變速率，從而引發(fā)成型后材質(zhì)內(nèi)部形成微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有顯著差異的高度彌散分布的局域微區(qū)，當(dāng)服役載荷作用時(shí)，零件內(nèi)部可啟動(dòng)高密度剪切帶，從而顯著提高其塑性，避免脆性破壞。其主要過(guò)程為：將金屬玻璃坯料通以脈沖大電流，使其迅速升溫至過(guò)冷液相區(qū)，成為過(guò)冷液體而軟化，在充型壓力作用下高速通過(guò)預(yù)制的充型窄通道而注入型腔模塊中，成型為所需形狀、尺寸的金屬玻璃零件。本發(fā)明易操作，節(jié)能，無(wú)污染，無(wú)需真空條件，特別適用于制作要求高塑性且形狀復(fù)雜的金屬玻璃零件。
【專利說(shuō)明】
一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬金屬玻璃構(gòu)件制造成型技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬玻璃(又稱非晶合金)具有比常規(guī)對(duì)應(yīng)的晶態(tài)合金材料更優(yōu)異的性能，比如極高的強(qiáng)度(接近理論值)、良好的彈性性能(彈性極限約為2%)、良好的抗腐蝕性、抗輻照能力以及耐磨性能等，是一類應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大并極具潛力的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料。然而，制約金屬玻璃材料應(yīng)用范圍的瓶頸之一是其室溫塑性很低甚至無(wú)塑性變形能力。然而，金屬玻璃材料具有室溫脆性，當(dāng)施加外力超過(guò)其屈服強(qiáng)度時(shí)容易形成裂紋導(dǎo)致瞬間毀滅性斷裂，留下了嚴(yán)重的安全隱患;此外，由于其較低的熱導(dǎo)率、較高硬度，金屬玻璃的機(jī)械加工性能較差，無(wú)法通過(guò)常規(guī)的機(jī)械加工工藝獲得精密復(fù)雜形狀的工件，從而嚴(yán)重制約了金屬玻璃材料實(shí)際的工程應(yīng)用。為了扭轉(zhuǎn)這一局勢(shì)，人們做了大量實(shí)驗(yàn)研究工作并提出了多種有效方法，主要分為以下兩個(gè)方面:
一方面，為了改善金屬玻璃的室溫塑性，研究者們或采取引入第二晶體相形成非晶/晶體復(fù)合材料，或通過(guò)微合金化、改變成分配比來(lái)調(diào)控合金成分，或運(yùn)用預(yù)壓、冷乳及噴丸等機(jī)械變形手段向金屬玻璃材料預(yù)制微小剪切帶等方法。例如，2000年Johnson研究組(Physical Review Letters 84.13 (2000): 2901-2904)首先在Zr-T1-Cu-N1-Be非晶合金基體上原位引入了 T1-Zr-Nb晶體第二相，該晶體相不僅能阻止局域化剪切帶的快速擴(kuò)展、促進(jìn)更多剪切帶的產(chǎn)生，還能通過(guò)產(chǎn)生位錯(cuò)的滑移參與能量耗散和塑性變形，從而提高整個(gè)材料的塑性;2007年，中科院汪衛(wèi)華課題組(Science 315 (2007): 1385-1388)通過(guò)調(diào)整Zr-Cu-Al-Ni塊體非晶合金成分，引入微觀不均勻性或者說(shuō)微納米尺度的軟硬區(qū)，成功制備出壓縮塑性超過(guò)150%的超塑性合金體系；2010年，M.H.Lee等人(Scripta Materialia62.9 (2010): 678-681)對(duì)ZmTi11Cu9Ji1O^Be25及 Zr55Ti5Al1QCu2Q塊體非晶進(jìn)行反復(fù)冷車L，預(yù)制了大量微納米尺度剪切帶，從而獲得了較大的室溫塑性。
[0003]遺憾的是，與無(wú)序態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)的低熱導(dǎo)率及高硬度依舊存在于這些增強(qiáng)塑性的金屬玻璃材料中，使得它們?nèi)匀缓茈y通過(guò)以往機(jī)加工的方式被制作成所需的工程零件，從而削弱了其實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]另一方面，為了獲得所期望形狀的金屬玻璃構(gòu)件，人們通常采用熱塑性成型方法，即首先將金屬玻璃以一定的速率加熱到其過(guò)冷液相區(qū)，使其表現(xiàn)出低粘度流變行為，在一定載荷作用下，將其壓入預(yù)先設(shè)計(jì)的銅模腔中，待冷卻后得到所需形狀的金屬玻璃零件。該方法可以成型出十幾納米到厘米級(jí)尺寸、形狀各異的金屬玻璃零件，比如:Jan Schroers等人(Nature 457.7231 (2009): 868-872)成功在多孔氧化鋁薄膜上壓印出直徑約為13 nm的金屬玻璃棒，以及在預(yù)先刻蝕的硅片上制作出直徑約為300 μπι的非晶齒輪;WiIIiam L.Johnson等人(Scripta Materialia 60.3 (2009): 160-163)將 Φ19 x 20 mm 的Zr35Ti3oBe27.5Cu7.5塊體非晶棒準(zhǔn)確地壓制成2 X 10 X 60 mm板條狀。
[0005]然而，常規(guī)的加熱方法并不能提供較快的加熱速率(一般小于1.67°C /s )，再加上以往熱塑性成型方法采用較低的應(yīng)變速率(一般小于10—1 s—1)，使得整個(gè)成型過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，這就造成塊體非晶發(fā)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)弛豫，甚至晶化，引起熱脆現(xiàn)象，導(dǎo)致其室溫塑性及斷裂強(qiáng)度明顯降低。早在2007年，Takamasa Yoshikawa等人(Key EngineeringMaterials Vols.340-341 (2007) pp 113-118)通過(guò)對(duì)塊體非晶Zr55Cu3QAl1Ni5進(jìn)行熱塑性成型研究，發(fā)現(xiàn):經(jīng)歷676 K熱塑性成型后，該快體非晶室溫壓縮斷裂強(qiáng)度從鑄態(tài)1500MPa陡降至200 MPa，即使在較低溫度667 K下，其斷裂強(qiáng)度也降低了 100 MPa，表明以往熱塑性成型方法對(duì)塊體非晶力學(xué)性能具有不可忽略的負(fù)面影響。
[0006]需要特別指出的是，2011年，Wi11 iam L.Johnson等人(Science 332.6031(2011): 828-833)對(duì)PcU3CimNi1OP2O塊體非晶通以大脈沖電流，僅耗時(shí)3 ms就成功將其加熱到過(guò)冷液相區(qū)720 K)，采用20 MPa小載荷就將其壓制成圓環(huán)狀非晶構(gòu)件，整個(gè)成型過(guò)程僅用時(shí)40 ms。這種不同尋常的加熱方法擁有超過(guò)I X 15 K/s的加熱速率，大大縮短了成型時(shí)間，使得熱脆現(xiàn)象得以避免，保留了原始鑄態(tài)非晶斷裂強(qiáng)度，然而，如何改善塊體非晶構(gòu)件本征的室溫脆性并沒(méi)有在上述方法中得到解決。
[0007]綜上所述，如何增強(qiáng)金屬玻璃室溫塑性及有效地將其制成工程零件是實(shí)現(xiàn)金屬玻璃真正工程應(yīng)用的提前，也是金屬玻璃研究?jī)纱竽繕?biāo)。雖然國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)明已取得了不少進(jìn)展與明顯效果，但如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩大目標(biāo)，能夠簡(jiǎn)單、高效地獲得高塑性金屬玻璃構(gòu)件仍然是個(gè)懸而未決的問(wèn)題，急需方法與技術(shù)上的創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，采用充型窄通道和大的充型壓力兩方面措施，使過(guò)冷液體在充型過(guò)程中獲得足夠大的變形比率和高的流變速率，從而引發(fā)成型后材質(zhì)內(nèi)部形成微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有顯著差異的許多高度彌散分布的局域微區(qū)，當(dāng)服役載荷作用時(shí)，這些微區(qū)將促使大量剪切帶形成，進(jìn)而大幅提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性。本發(fā)明通過(guò)一系列的研究獲得了金屬玻璃最佳的成型工藝，可為工業(yè)生產(chǎn)提供工藝指導(dǎo)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
I 一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，
按以下步驟操作:
(1)在充型窄通道模塊中預(yù)先設(shè)置細(xì)窄的充型通道；
(2)制備塊體金屬玻璃胚料，保證其橫截面均勻一致；
(3)將(2)制備的金屬玻璃坯料置于沖頭模塊與充型窄通道模塊之間，保證貼合緊密；將沖頭模塊與型腔模塊分別連接脈沖電流加熱模塊的正極與負(fù)極；
(4)利用加壓模塊在沖頭上預(yù)加適當(dāng)?shù)某湫蛪毫Γ?br> (5)啟動(dòng)脈沖電流加熱模塊，選擇合適脈沖電流參數(shù);脈沖電流從脈沖電源正極出發(fā)依次流經(jīng)沖頭模塊、金屬玻璃坯料、充型窄通道模塊、型腔模塊，回到脈沖電源負(fù)極構(gòu)成完整回路;均勻通過(guò)金屬玻璃坯料橫截面的脈沖電流所產(chǎn)生的焦耳熱將金屬玻璃坯料快速加熱到過(guò)冷液相區(qū)，達(dá)到預(yù)定成型溫度；
(6)在充型壓力的作用下，金屬玻璃坯料高速通過(guò)充型窄通道，注入型腔模塊并使之充滿；
(7)關(guān)閉脈沖流加熱模塊，待冷卻至室溫后，卸去充型壓力，得到金屬玻璃構(gòu)件。
[0010]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所述的細(xì)窄充型窄通道與金屬玻璃坯料橫截面積之比為1:2?1:16。
[0011 ]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所加充型壓力為100?500 MPa;加壓方式可以采用油壓、氣動(dòng)或其他方式。
[0012]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，步驟(5)中的合適脈沖電流參數(shù)需要使金屬玻璃坯料I?5 ms內(nèi)升溫至過(guò)冷液相區(qū)，達(dá)到預(yù)定成型溫度。
[0013]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，其特征在于，成型溫度:玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為I?I.2。
[0014]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，塊體金屬玻璃胚料為具有均勻橫截面的幾何形狀簡(jiǎn)單的片狀、棒狀或塊狀的坯料。
[0015]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所述塊體金屬玻璃坯料可以是以下任意一種或組合:Zr基、Ti基、Cu基、Mg基、Pd基、Ni基、Fe基、La基或Ce基。
[0016]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，步驟(4)預(yù)加適當(dāng)?shù)某湫蛪毫Φ姆椒?，可以是調(diào)整一定壓縮比的彈簧，也可以是其它常規(guī)機(jī)械加壓方法。
[0017]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，加熱脈沖電流回路與上模模塊之間，以陶瓷片或其它絕緣材料絕緣，保障通電加熱過(guò)程中上模模塊不會(huì)燒熔而破壞。
[0018]所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，金屬玻璃胚料采用下列方法中的任意一種制備:水淬法、熔體澆鑄法、熔體吸鑄法、熱等靜壓粉末燒結(jié)法或者電火花粉末燒結(jié)法等任一已知方法制備。
[0019]—種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所述的充型窄通道與金屬玻璃坯料橫截面積之比為1:2?1:16，以保證充型過(guò)程中觸發(fā)過(guò)冷液體劇烈變形。
[0020]一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所加充型壓力根據(jù)具體金屬玻璃材料性質(zhì)而確定，一般為100?500 MPa，以獲得超高的充型速率;加壓方式可以采用油壓、氣動(dòng)或其他方式。
[0021]—種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，采用大脈沖電流加熱方法，即對(duì)金屬玻璃坯料通以大脈沖電流，使之I?5 ms內(nèi)升溫至過(guò)冷液相區(qū)。
[0022]—種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，適合的成型溫度根據(jù)具體非晶合金體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而確定，即:成型溫度/玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約等于I?1.2。
[0023]—種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，塊體金屬玻璃胚料為具有均勻橫截面的幾何形狀簡(jiǎn)單的片狀、棒狀或塊狀的坯料。
[0024]—種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所述塊體金屬玻璃坯料可以是一下任意一種或組合:Zr基、Ti基、Cu基、Mg基、Pd基、Ni基、Fe基、La基或Ce基。
[0025]—種提高金屬玻璃部件室溫塑性的成型方法，其特征在于，其預(yù)置充型壓力的方法，可以是調(diào)整一定壓縮比的彈簧，也可以是其它常規(guī)機(jī)械加壓方法。
[0026]—種提高金屬玻璃部件室溫塑性的成型方法，其特征在于，加熱脈沖電流回路與模具之間，以陶瓷片或其它絕緣材料絕緣，保障通電加熱過(guò)程中模具不會(huì)燒熔而破壞。
[0027]—種提高金屬玻璃部件室溫塑性的成型方法，
(1)首先將按常規(guī)方法預(yù)先制備好的金屬玻璃坯料裝夾在上模模塊中，并對(duì)坯料上方的沖頭模塊預(yù)設(shè)好合適的充型壓力。在金屬玻璃坯料加熱之前，由于其處于室溫剛性固態(tài)，預(yù)置壓力不會(huì)導(dǎo)致其有任何變形或移位；
(2)接通脈沖大電流將坯料迅速加熱至過(guò)冷液相區(qū)，玻璃坯料立即轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂辛髯兲匦缘倪^(guò)冷液體，在充型壓力作用下將坯料形成的過(guò)冷液體以極高的流變速率注入下模模塊的成形型腔中，最終快速冷卻得到金屬玻璃構(gòu)件。
[0028]上述的(1)、(2)其特征在于，位于上模模塊和下模模塊之間為一充型窄通道，其截面積與上模截面積之比足夠小，根據(jù)坯料體積和金屬玻璃特性，其比率范圍為1:2?1:16,是保障充型過(guò)程形成足夠大的變形比率和高的流變速率的關(guān)鍵之一；
上述的(1)、(2)其特征在于，預(yù)置充型壓力足夠高，是獲得超高的充型速率的關(guān)鍵之二，所加充型壓力根據(jù)具體金屬玻璃材料性質(zhì)而確定，其范圍為100?500 MPa。
[0029]本發(fā)明使用的設(shè)備如圖1所示，所述金屬玻璃坯料5豎直置于上模模塊6之中，并通過(guò)絕緣模塊4使之與上模模塊6電氣絕緣;所述沖頭模塊6、充型窄通道模塊2分別與金屬玻璃坯料5上端及下端相連并保證貼合緊密;所述型腔模塊I置于充型窄通道模塊2之下并與之緊密貼合;所述脈沖電流加熱模塊3正負(fù)極分別連接于沖頭模塊7、型腔模塊I，所發(fā)出的脈沖電流從脈沖電流加熱模塊3正極出發(fā)依次流經(jīng)沖頭模塊7、金屬玻璃坯料5、充型窄通道模塊2、型腔模塊I至脈沖電流加熱模塊3負(fù)極，構(gòu)成完整回路;所述加壓模塊8置于沖頭模塊7之上，以對(duì)沖頭模塊7提供所需壓力。
[0030]本發(fā)明不同于以往提高金屬玻璃室溫塑性的方法之處在于:本發(fā)明不僅能夠顯著增強(qiáng)金屬玻璃材料的室溫塑性，同時(shí)還可以將金屬玻璃坯料同步制成所期望形狀的金屬玻璃構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)高塑性金屬玻璃構(gòu)件的一體化成型;運(yùn)用本方法制作金屬玻璃構(gòu)件可以直接在空氣中進(jìn)行，制出的金屬玻璃構(gòu)件不僅尺寸精度高、表面粗糙度低，而且表面光亮、無(wú)氧化。
[0031]本發(fā)明不同于以往熱塑性成型方法之處在于:本發(fā)明采用充型窄通道和大的充型壓力兩方面措施，使過(guò)冷液體在充型過(guò)程中獲得足夠大的變形比率和高的流變速率，從而引發(fā)成型后材質(zhì)內(nèi)部形成微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有顯著差異的許多高度彌散分布的局域微區(qū)。結(jié)果表明，本方法不僅可以將金屬玻璃坯料精確地制成所需形狀、尺寸的構(gòu)件，更能夠顯著地改善金屬玻璃構(gòu)件本征的室溫脆性，獲得高塑性的金屬玻璃構(gòu)件，從而提高金屬玻璃材料實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明的設(shè)備原理不意圖；
其中:1.型腔模塊，2.充型窄通道模塊，3.脈沖電流加熱模塊，4.絕緣模塊，5.金屬玻璃坯料，6.上模模塊，7.沖頭模塊，8.加壓模塊。
[0033]圖2為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明實(shí)例I的示意圖。
[0035]圖4為本發(fā)明實(shí)例I的XRD及DSC圖譜。
[0036]圖5為本發(fā)明實(shí)例I成型前后金屬玻璃材料室溫壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
[0037]圖6為本發(fā)明實(shí)例I成型前后金屬玻璃材料納米硬度分布圖。
[0038]圖7為本發(fā)明實(shí)例2的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]實(shí)施例1
如圖3所示，本實(shí)施例以Zr57Ti5Al1QCu2QNi8(原子百分比)塊體金屬玻璃棒狀胚料在415°C下印壓游戲幣為例，具體步驟如下:
1、在充型窄通道模塊2中預(yù)先設(shè)置直徑1.5?4_，長(zhǎng)5?15mm的充型通道；
2、將高純金屬元素按成分配比，經(jīng)真空熔煉并吸鑄成直徑6mm的金屬玻璃棒，切割打磨成長(zhǎng)15mm?25mm金屬玻璃還料5;
3、將待壓印的游戲幣預(yù)先放入型腔模塊I中；
4、將金屬玻璃坯料5置于沖頭模塊7及充型窄通道模塊2之間，并保證緊密貼合;將沖頭模塊7與型腔模塊I分別連接脈沖電流加熱模塊3的正極與負(fù)極；
5、利用加壓模塊8預(yù)加200?250MPa的充型壓力；
6、開啟脈沖電流加熱模塊3，選擇合適的脈沖電流參數(shù)，在3ms內(nèi)將金屬玻璃坯料加熱至415°C;待成型結(jié)束后，將其關(guān)閉；
7、冷卻至室溫后，卸去加壓模塊8上的充型壓力，取出金屬玻璃構(gòu)件，如圖3所示。
[0041]本實(shí)施例中金屬玻璃坯料及成型后金屬玻璃工件的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)均由X射線衍射(XRD)及差示掃描量熱(DSC)法來(lái)確定，如圖4所示。
[0042]本實(shí)施例中金屬玻璃坯料及成型后金屬玻璃工件的室溫塑性均在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮試驗(yàn)來(lái)確定，如圖5所示。
[0043]本實(shí)例中金屬玻璃坯料成型前后微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化由納米壓痕儀測(cè)定，結(jié)果如圖6所示。
[0044]實(shí)施例2
如圖7所示，本實(shí)施例以Zr48Cu36Al8Ag8(原子百分比)塊體金屬玻璃棒狀胚料在495°C下成型為齒輪及螺紋件為例，具體步驟如下:
1、在充型窄通道模塊2中預(yù)先設(shè)置直徑1.5?4_，長(zhǎng)5?15 mm的充型通道；
2、將高純金屬元素按成分配比，經(jīng)真空熔煉并吸鑄成直徑6mm的金屬玻璃棒，切割打磨成長(zhǎng)15 mm ~ 25 mm金屬玻璃還料5;
3、在下模具I中預(yù)先設(shè)計(jì)齒輪及螺紋狀型腔；
4、將金屬玻璃坯料5置于沖頭模塊7及充型窄通道模塊2之間，并保證緊密貼合;將沖頭模塊7與型腔模塊I分別連接脈沖電流加熱模塊3的正極與負(fù)極；
5、利用加壓模塊8預(yù)加200?250MPa的充型壓力；
6、開啟脈沖電流加熱模塊3，選擇合適的脈沖電流參數(shù)，在3ms內(nèi)將金屬玻璃坯料加熱至495°C;待成型結(jié)束后，將其關(guān)閉；
7、冷卻至室溫后，卸去加壓模塊8上的充型壓力，取出金屬玻璃構(gòu)件，如圖7所示。
[0045]本實(shí)施例中金屬玻璃坯料及成型后金屬玻璃工件的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)仍由X射線衍射(XRD)及差示掃描量熱(DSC)法來(lái)確定，結(jié)果與實(shí)例I中圖4類似，表明成型前后均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，這里就不再【附圖說(shuō)明】。
[0046]本實(shí)施例中金屬玻璃坯料及成型后金屬玻璃工件的室溫塑性仍在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮試驗(yàn)來(lái)確定，結(jié)果顯示，成型后金屬玻璃材料的塑性從0.1%(鑄態(tài))大幅上升至2.2%，提高了20多倍。由于篇幅原因，這里就不再【附圖說(shuō)明】。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于， 按以下步驟操作: (1)在充型窄通道模塊中預(yù)先設(shè)置細(xì)窄的充型通道； (2)制備塊體金屬玻璃胚料，保證其橫截面均勻一致； (3)將(2)制備的金屬玻璃坯料置于沖頭模塊與充型窄通道模塊之間，保證貼合緊密；將沖頭模塊與型腔模塊分別連接脈沖電流加熱模塊的正極與負(fù)極； (4)利用加壓模塊在沖頭上預(yù)加適當(dāng)?shù)某湫蛪毫Γ?(5)啟動(dòng)脈沖電流加熱模塊，選擇合適脈沖電流參數(shù);脈沖電流從脈沖電源正極出發(fā)依次流經(jīng)沖頭模塊、金屬玻璃坯料、充型窄通道模塊、型腔模塊，回到脈沖電源負(fù)極構(gòu)成完整回路;均勻通過(guò)金屬玻璃坯料橫截面的脈沖電流所產(chǎn)生的焦耳熱將金屬玻璃坯料快速加熱到過(guò)冷液相區(qū)，達(dá)到預(yù)定成型溫度； (6)在充型壓力的作用下，金屬玻璃坯料高速通過(guò)充型窄通道，注入型腔模塊并使之充滿； (7)關(guān)閉脈沖流加熱模塊，待冷卻至室溫后，卸去充型壓力，得到金屬玻璃構(gòu)件。2.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所述的細(xì)窄充型窄通道與金屬玻璃坯料橫截面積之比為1:2?1:16。3.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所加充型壓力為100?500 MPa;加壓方式可以采用油壓、氣動(dòng)或其他方式。4.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，步驟(5)中的合適脈沖電流參數(shù)需要使金屬玻璃坯料I?5 ms內(nèi)升溫至過(guò)冷液相區(qū)，達(dá)到預(yù)定成型溫度。5.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，其特征在于，成型溫度/玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為I?1.2。6.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，塊體金屬玻璃胚料為具有均勻橫截面的幾何形狀簡(jiǎn)單的片狀、棒狀或塊狀的坯料。7.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，所述塊體金屬玻璃坯料可以是以下任意一種或組合:Zr基、Ti基、Cu基、Mg基、Pd基、Ni基、Fe基、La基或Ce基。8.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，步驟(4)預(yù)加適當(dāng)?shù)某湫蛪毫Φ姆椒?，可以是調(diào)整一定壓縮比的彈簧，也可以是其它常規(guī)機(jī)械加壓方法。9.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，加熱脈沖電流回路與上模模塊之間，以陶瓷片或其它絕緣材料絕緣，保障通電加熱過(guò)程中上模模塊不會(huì)燒熔而破壞。10.如權(quán)利要求1所述一種提高金屬玻璃構(gòu)件室溫塑性的成型方法，其特征在于，金屬玻璃胚料采用下列方法中的任意一種制備:水淬法、熔體澆鑄法、熔體吸鑄法、熱等靜壓粉末燒結(jié)法或者電火花粉末燒結(jié)法等任一已知方法制備。
【文檔編號(hào)】C22F1/00GK105970125SQ201610099865
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年2月23日
【發(fā)明人】祖方遒, 張啟東, 王麗芳
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)