本实用新型专利技术公开了一种轴体，包括基材及芯材，所述基材包裹芯材组成轴体，所述基材为非晶合金，所述芯材为非非晶合金的金属材料；所述芯材包括柱形主体部分以及主体部分上的凸起部或凹陷部。本实用新型专利技术中非晶合金材料与非非晶合金材料制成的复合轴体耐腐蚀性高、耐磨性高，对比单一非非晶合金材料制成的轴体其剪切、抗弯、冲击强度均有大幅度的提升。本实用新型专利技术中的复合轴体能大幅降低轴体质量，非晶合金材料与质量较轻的铝合金、钛合金制成复合轴体时，在相同的强度要求下，也能够减少轴体质量。
【技术实现步骤摘要】
非晶轴体
本技术属于金属复合材料领域，具体涉及一种包含非晶态合金的轴体以及该轴体的制备方法。
技术介绍
轴体是一种常用机械部件，是穿在如轴承、车轮、齿轮等结构制件中间的一种结构制件，多为圆柱形，少部分为方形，是用于支承转动零件并与之一同回转用以传递运动、扭矩或者婉拒的机械零件。由于在工作过程中往往需要承受剪切、冲击、拉伸、折弯等多种受力状态，如各种减速器中的轴，轴体制件所选用的材料必须具有高的强度和扭转刚度，同时还需要具有良好的综合力学性能。随着工业化不断进步，在越来越多的应用领域中，如航空航天领域，考虑到续航能力、能耗和便携性等的需求，提出了更高的轻量化的要求，也就提出了让结构制件的质量更小或者在相同质量下具备更高的力学性能的要求。现有技术中用作制备轴制件的原料往往选用高强度钢材、钛合金、铝合金材料。钢材的强度和硬度高，耐腐蚀能力强，缺点是密度大、制件往往较重，无法实现轻量化，而质量较轻的铝合金制件则耐磨耐蚀性差，各项强度不足，钛合金的性能则处于两者之间，密度适中、强度和耐蚀性与钢材不相上下，但是从成本和加工性上考虑又难以广泛应用，而且在复杂环境或者要求较高的环境中，钛合金仍旧难以满足要求。非晶合金材料是近年来得到广泛认同的新型金属材料，因具有短程有序长程无序的原子结构而具有比传统金属材料更加优异的力学性能。非晶合金具有优异的铸造性能、熔点低，具有比常规金属材料和塑胶材料更低的收缩率，而且由于内部微观结构为非晶态，成型过程避开了结晶过程，非晶合金内部微观结构中没有成分偏析和晶粒不均所带来的性能差异，故可获得优异的宏观机械性能，同时还具有强的耐蚀性耐磨性。非晶合金的优异性能提供了其作为取代现有技术中的常规金属材料的可能性，尤其非晶合金的各项特性均符合轴体材料的要求。然而非晶合金作为轴体材料的应用还存在以下问题：1、非晶合金尽管强度硬度高，但是脆性比钢材、钛合金、铝合金高，完全利用非晶合金制成的轴体制件不易抵挡剪切强度。2、非晶合金材料相比常规金属材料成本略高。
技术实现思路
为了解决所述上述现有技术的不足，本技术提供了一种包含有非晶合金材料的轴体，并提供了一种制备上述轴体的方法，利用本技术中的方法制备出的轴体强度高、韧性好，能够适应作为轴制件应用。本技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：本技术中提供一种轴体，包括基材及芯材，所述基材包裹芯材组成轴体，所述基材为非晶合金，所述芯材为非非晶合金的金属材料；所述芯材包括柱形主体部分以及主体部分上的凸起部或凹陷部。进一步地，所述芯材为钢材、钛合金、铜合金或者铝合金中的一种。进一步地，设芯材柱形主体部分半径为a，轴体半径与芯材柱形主体部分半径之差为b，芯材凸起部长度为P，芯材凹陷部深度为Q，则0.05<P：（a+b）<0.4,0.05<Q：（a+b）<0.4，0.08<P：b<0.8，0.08<Q：a<0.8。进一步优选，设芯材柱形主体部分半径为a，轴体半径与芯材柱形主体部分半径之差为b，芯材凸起部长度为P，芯材凹陷部深度为Q，则0.1<P：（a+b）<0.2,0.1<Q：（a+b）<0.2，0.4<P：b<0.5，0.2<Q：a<0.5。进一步地，0.1<a：b<10。进一步地，所述非晶合金的组成为ZraHfbTicCudNieAlfNbg，a、b、c、d、e、f、g为组分原子摩尔百分含量，其中50≤a≤56、0.5≤b≤1、3≤c≤5、11≤d≤14、11≤e≤14、3≤f≤5、11≤g≤15。本技术中还提供一种制备上述轴体的方法，包括如下步骤：S01：预制包含柱形主体部分以及主体部分上的凸起部或凹陷部的芯材以及与之相适配的轴体成型模具；S02：将芯材固定于成型模具中；S03：将熔化的非晶合金熔液注射于成型模具中，冷却后，非晶合金包裹芯材形成非金合金体，即制得所需轴体。进一步地，S03步骤中，非晶合金的熔炼过程在保护气体或者真空条件下进行，控制非晶合金熔液中氧含量低于1000ppm。进一步地，S03步骤中，以体积计，非金合金体内晶化相含量占非金合金体总体的20%以上。进一步优选，S03步骤中，以体积计，非金合金体内晶化相含量占非金合金体总体的80-90%。本技术具有以下优点：1、本技术中的非晶合金材料与非非晶合金材料制成的复合轴体耐腐蚀性高、耐磨性高，对比单一非非晶合金材料制成的轴体其剪切、抗弯、冲击强度均有大幅度的提升。2、在轻量化方面，本技术中的非晶合金材料与钢材复合制成复合轴体能大幅降低轴体质量，非晶合金材料与质量较轻的铝合金、钛合金制成复合轴体时，在相同的强度要求下，也能够减少轴体质量。3、对比完全由非晶合金材料制成的轴体，本技术中制成的复合轴体成本更低，且由于具有常规金属材料作为芯材而具有良好的韧性，符合优良轴体制件的要求。附图说明图1为本技术中非晶轴体的结构示意图之一；图2为本技术中非晶轴体的结构示意图之二；图3为图2中A-A截面剖面示意图；图4为本技术中非晶轴体的结构示意图之三。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细的说明。如附图1所述为本技术中复合轴体的一种结构，包括基材101和芯材102，基材包裹芯材组成轴体本身，基材101为非晶合金材料，芯材102则选用非非晶合金的金属材料，芯材102由柱形的主体部分以及主体部分上的凸起部103组成。芯材上除了凸起部，还可设有凹陷部，如附图4中的304。附图2为复合轴体的另一种结构，比附图1中的复合轴体，除了具有基材201以外，还设有芯材202，其芯材202两端均设有凸起部203。附图4则为另一种结构，除了基材301外，其芯材302一端设有凸起部303，另一端则设为凹陷部304。芯材的原材料即可选用现有技术中的常见轴体材料，如各类钢材、钛合金或者铝合金等，选材根据具体情况而定。非晶合金材料与非非晶合金材料在复合制备成轴体并进行实际应用的过程中主要面临以下问题：（1）两种不同材料制成复合件以后，相接触相界面之间的连接强度能否符合轴体材料应用的要求；（2）两种不同材料在复合过程中，由于收缩率、熔点等参数有异，如何在制备复合轴体的工艺中避免由于上述材料参数的差异造成的问题。本技术中在芯材上设置凸起部或者凹陷部，或者两者同时设立即可解决上述问题。芯材上的凸起部或者凹陷部形状、深度可根据需求进行设计，从加工难易程度考虑，设为普通的圆孔状或者方孔状凸起或者凹陷即可，无需额外增加加工芯材形状的难度，利用普通的CNC或者其他机械加工手段即可完成型材形状的加工。凸起部或者凹陷部能够有效增强非晶合金材料与非非晶合金芯材复合成型后的连接强度，同时凸起部和凹陷部在轴体加工过程中也为芯材提供了一定的形变余裕，使芯材在加工过程中被非晶合金熔液包裹时主体柱体部分形变量小，从而不会影响整体轴体整体的尺寸精度。从加工可行性和复合轴应用可行性上考虑，对芯材与基材之间的受力进行模拟运算，如附图3、4所示，设芯材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轴体，包括基材及芯材，其特征在于：所述基材包裹芯材组成轴体，所述基材为非晶合金，所述芯材为非非晶合金的金属材料；所述芯材包括柱形主体部分以及主体部分上的凸起部或凹陷部，设芯材柱形主体部分半径为a，轴体半径与芯材柱形主体部分半径之差为b，芯材凸起部长度为P，芯材凹陷部深度为Q，则0.05<P：（a+b）<0.4,0.05<Q：（a+b）<0.4，0.08<P：b<0.8，0.08<Q：a<0.8。
【技术特征摘要】
1.一种轴体，包括基材及芯材，其特征在于：所述基材包裹芯材组成轴体，所述基材为非晶合金，所述芯材为非非晶合金的金属材料；所述芯材包括柱形主体部分以及主体部分上的凸起部或凹陷部，设芯材柱形主体部分半径为a，轴体半径与芯材柱形主体部分半径之差为b，芯材凸起部长度为P，芯材凹陷部深度为Q，则0.05<P：（a+b）<0.4,0.05<Q：（a+b）<0.4，0.08<P：b<0.8，0.08<Q：a<0.8。2.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋佳，
申请(专利权)人：宋佳，
类型：新型
国别省市：广东,44
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