无定形合金粉末给料加工制造技术

本文描述了一种制备包含BMG的给料的方法。压制粉末以形成给料。粉末具有BMG的元素，并且粉末中的所述元素具有与BMG中相同的重量百分比。本文描述了一种制备包含BMG的给料的方法。将粉末压制到包套中以形成给料。粉末和包套一起具有BMG的元素，并且粉末中所述元素具有与BMG中相同的重量百分比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无定形合金粉末给料加工
技术介绍
当今使用的大部分金属合金至少最初都通过凝固浇铸来进行加工。金属合金熔化并浇铸于金属或陶瓷模具中，并在其中凝固。剥去模具，并且浇铸金属件准备好以用于使用或进一步加工。在固化和冷却期间产生的大部分材料的铸态结构取决于冷却速率。变化的性质没有一般规则，但对于大多数部件，结构仅逐渐地随着冷却速率变化而变化。另一方面，对于块体凝固型无定形合金，相对快速冷却而产生的无定形状态和相对较慢冷却产生的结晶状态之间的变化是质的变化而非量的变化(这两个状态具有不同的特性)。块体凝固型无定形合金或块体金属玻璃(“BMG”)为最近开发的一类金属材料。这些合金可以相对较慢的速率凝固和冷却，并且它们在室温下保持无定形的非结晶(即，玻璃态)状态。该无定形状态对于某些应用可为非常有利的。然而，如果冷却速率不够快，则晶体可能在冷却期间形成于合金内部，使得无定形状态的有益效果部分或全部丧失。例如，制造块体无定形合金部件的一个风险是由于缓慢冷却或原材料中杂质的原因导致局部结晶。已在多种金属体系中制备了块体凝固型无定形合金。它们通常通过从高于熔融温度淬火至环境温度来进行制备。一般来讲，需要诸如数量级为105℃/秒的高冷却速率来实现无定形结构。将可使块体凝固型合金冷却以避免结晶，从而在冷却期间实现并保持无定形结构的最低速率，该最低速率称为合金的“临界冷却速率”。为了实现高于临界冷却速率的冷却速率，必须从样品中提取热量。因此，由无定形合金制造的物品的厚度常常变为限制性尺度，一般将其称为“临界(浇铸)厚度”。可以通过热流计算，考虑到临界冷却速度，获得无定形合金的临界厚度。直到九十年代初，无定形合金的可加工性仍然相当有限，并且无定形合金仅易于以粉末形式或以临界厚度小于100微米的极薄的箔或条来获得。在九十年代开发了一种主要基于Zr和Ti合金体系的无定形合金，并且从那以后开发出了更多基于不同元素的无定形合金体系。这些合金家族具有小于103℃/秒的低得多的临界冷却速率，因而它们具有与其之前的对应物相比大得多的临界浇铸厚度。然而，却很少提到关于如何利用这些合金体系和/或将其成型为结构组件(诸如消费电子设备中的那些结构组件)。具体地讲，在论及长宽比大的产品(如钢板)或三维中空产品时，已经存在的形成或处理方法常常导致产品成本高。此外，已经存在的方法常常可能有产品制造缺点，即产品失去了很多在无定形合金中观察到的所期望的机械性能。
技术实现思路
本文描述一种制备包含BMG的给料的方法。粉末被压制以形成给料。粉末具有BMG的元素，并且粉末中的这些元素具有与BMG中相同的重量百分比。本文描述一种制备包含BMG的给料的方法。粉末被压制到包套中以形成给料。粉末和包套一起具有BMG的元素，并且粉末中的这些元素具有与BMG中相同的重量百分比。附图说明图1提供了一种示例性块体凝固型无定形合金的温度-粘度图。图2提供了用于一种示例性块体凝固型无定形合金的时间-温度-转变(T)图的示意图。图3示出了压制粉末的示意图。图4示出了将粉末压制到包套中的示意图。具体实施方式在本说明书中引用的所有出版物、专利和专利申请均据此全文以引用方式并入。本文所用冠词“一个”和“一种”是指一个或多于一个(即，至少一个)冠词的语法对象。以举例的方式，“聚合物树脂”意指一种聚合物树脂或多于一种聚合物树脂。本文所引用的任何范围均包括端值在内。在本说明书的全文中所用的术语“基本上”和“约”用于描述并说明小的波动。例如，它们可以指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。块体凝固型无定形合金或块体金属玻璃(“BMG”)为最近开发的一类金属材料。这些合金可以相对较慢的速率凝固和冷却，并且它们在室温下保持无定形的非结晶(即，玻璃态)状态。无定形合金具有许多比其晶态对应物优越的属性。然而，如果冷却速率不够快，则晶体可能在冷却期间形成于合金内部，使得无定形状态的有益效果可能丧失。例如，制造块体无定形合金部件的一个挑战在于由缓慢冷却或合金原材料中的杂质所导致的部件的局部结晶。由于在BMG部件中期望较高程度的无定形度(相反地，较低程度的结晶度)，因此需要开发用于铸造具有受控量的无定形度的BMG部件的方法。图1(得自美国专利7,575,040)示出了来自由LiquidmetalTechnology制造的Zr--Ti--Ni--Cu--Be族VIT-001系列的一示例性块体凝固型无定形合金的粘度-温度曲线图。应当指出的是，在形成无定形固体期间，不存在块体凝固型无定形金属的明显液体/固体转变。随着过冷却逐渐扩大，熔融的合金变得越来越粘，直至其在大约玻璃化转变温度处接近固体形式。因此，块体凝固型无定形合金的凝固前沿的温度可为大约玻璃化转变温度，其中出于拔出经淬火的无定形片材产品的目的，合金将实际上充当固体。图2(得自美国专利7,575,040)示出了一种示例性块体凝固型无定形合金的时间-温度-转变(TTT)冷却曲线、或TTT图。与常规金属一样，块体凝固型无定形金属在冷却时不会经历液体/固体结晶转变。相反，随着温度降低(接近玻璃化转变温度Tg)，在高温(接近“熔融温度”Tm)下发现的高度流体化的非晶态形式的金属变得更粘，最终呈现常规固体的外在物理特性。尽管块体凝固型无定形金属并不存在液体/结晶转变，但可将“熔融温度”Tm定义为对应结晶相的热力学液相线温度。在该体系下，在熔融温度下的块体凝固型无定形合金的粘度可处于约0.1泊至约10,000泊的范围内，并且甚至有时低于0.01泊。在“熔融温度”下的较低粘度将提供使用块体凝固型无定形金属对壳体/模具的复杂精细部分进行更快且完全的填充，以用于形成BMG部件。此外，熔化的金属形成BMG部件的冷却速率应使得在冷却期间时间-温度曲线不横向穿过界定图2的TTT图中的结晶区的鼻形区域。在图2中，Tnose为其中结晶最为迅速且在最短时间尺度内出现的临界结晶温度Tx。过冷液相区(介于Tg与Tx之间的温度区)是阻止块体凝固型合金的结晶的卓越稳定性的体现。在该温度区内，块体凝固型合金可作为高粘性液体而存在。块体凝固型合金在过冷液相区中的粘度可在玻璃化转变温度下的1012Pa·s与结晶温度(过冷液相区的高温极限)下的105Pa·s之间变化。具有这种粘度的液体可在所施加的压力下经受基本的塑性应变。本文的实施例使用过冷液相区中的较大塑性成形性作为成形和分离方法。需要对Tx进行一些阐释。在技术上，TTT图中所示的鼻形曲线将Tx描述为温度和时间的函数。因此，不管在加热或冷却金属合金时采取的是何种轨线，当碰到TTT曲线时，就已达到Tx。在图2中，将Tx示出为虚线，因为Tx可从接近Tm变化至接近Tg。图2的示意性TTT图示出了在时间-温度轨线(示出为(1)，作为一示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或高于Tm至低于Tg的压铸加工方法。在压铸期间，成形与快速冷却基本上同时发生，以避免轨线碰到TTT曲线。在时间-温度轨线(示出为(2)、(3)和(4)，作为示例性轨线)不碰到TTT曲线的情况下，从处于或低于Tg至低于Tm的超塑性成形(SPF)加工方法。在SPF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备包含块体金属玻璃(BMG)的给料的方法，所述方法包括压制粉末，其中所述粉末包含所述BMG的元素，并且所述粉末中的所述元素具有与所述BMG中基本上相同的重量百分比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备包含BMG的给料的方法，所述方法包括将粉末压制到包套中以包封粉末，其中所述包套在所述粉末的熔融温度下熔化，其中所述粉末和所述包套一起包括所述BMG，其中所述粉末包括所述BMG的多种元素的合金并且所述粉末中的所述BMG的所述元素具有与所述BMG中相同的重量百分比，其中所述粉末与粘合剂一起压制。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末包括粉末形式的BMG。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末包括所述BMG的多种所述元素的复合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂是在所述粉末的熔融温度下气化的材料。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·普雷斯特，J·C·普尔，J·史蒂维克，T·A·瓦纽克，Q·T·彭，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US