一种低创面非晶合金刀具及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低创面非晶合金刀具，所述刀具刃口部位由非晶合金制成；所述非晶合金包括锆基非晶合金、铜基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钽基非晶合金、钛基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、稀土基非晶合金中的一种或者多种，且非晶合金部分中非晶态占比大于等于85%。本发明专利技术提供了一种具有切割低创面的非晶合金刀具，并且提供了上述刀具的制备方法。本发明专利技术中的非晶合金刀具刀刃硬度高、锋利度高，刀具整体具有高强屈服强度和低表面能，切削过程中对切削处创口小、切削的平整度高，可大大提升切削效率。

【技术实现步骤摘要】
一种低创面非晶合金刀具及其制备方法
本专利技术属于非晶合金材料应用领域，具体涉及一种低创面的非晶合金刀具及其制备方法。
技术介绍
刀具是工业领域中用于切削加工的工具。大部分的刀具为金属材料制成，如工业领域中使用最为广泛的不锈钢刀具。制备刀具的材料必须具有良好的高温硬度和耐磨性，以及具有符合使用要求的抗弯强度和冲击韧性，高速钢因具有高的抗弯强度、冲击韧性和良好的可加工性，是现代工业中最常使用的刀具材料，其次是各类硬质合金。随着材料工业的逐渐发展，各种不同材料的刀具也层出不穷，如用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁的聚晶立方氮化硼材料、聚晶金刚石材料等，又如目前已经在民用领域广泛被使用的陶瓷刀具。在刀具材料发展的同时，刀具的加工方法也随之发展前进，对刀具进行涂层是刀具加工工艺上的一大变革，利用在韧性高的刀具基体上涂覆一层或者多层具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层，如氮化钛、碳化钛等，使刀具具有全面良好的综合性能，极大地提升了刀具的表面硬度。尽管现有技术中的刀具材料各有千秋，随着各项科技的发展仍旧存在许多不尽如人意之处，主要包括：1、现有技术中采用钢铁材料作为刀具主体材料制成的刀具的耐蚀性不高；2、现有技术中采用陶瓷材料作为刀具主体材料制成的刀具的脆性大，在使用过程中受到撞击或者敲打极易碎裂，不仅不耐用，而且具有一定的安全隐患；3、使用现有材料作为涂层材料的刀具受限于现有材料本身的特性，对于刀具的强度、韧性以及耐磨损性能并无整体性提升，同时，利用涂覆或者沉积材料的现有技术工艺复杂、生产效率低，从而导致制成的产品成本高，无法得到市场广泛的接受，而且由于涂层材料与刀具基体之间的结合层在使用过程中会逐渐松脱，降低了刀具的使用寿命。为了改善现有技术中刀具存在的缺陷，非晶合金材质制成的刀具逐渐被研发人员提出。申请号为201410581476.9名为《非晶合金在制备刮须刀片及刮须刀具的应用》的中国专利中提出了一种非晶合金在刮胡刀具中的应用以及制备方法。申请号为201510071786.0名为《一种非晶合金冰刀及冰刀鞋及其制备方法》中提出了一种非经合金在冰刀制备中的应用。上述方案尽管都提出了非晶合金作为某种特定刀具的应用，但是其方案中主要解决的是特定环境中所使用的刀具材料的强度、耐刮性能缺乏的问题，非晶合金材料只能作为刮胡刀或者冰刀进行使用，并不能作为广泛意义上的“刀具”进行使用。
技术实现思路
综合上述
技术介绍
，本专利技术的专利技术人在实践中发现，现有技术中钢制刀具成型过程中内部结构中晶粒粗大，在开刃时会遇到晶粒排布参差不齐的情况，在高倍放大镜下观察会发现刃口呈现锯齿状。该结构的刀具刃口宽度较大，在切割的过程中会产生较大的创面，同时增加切割的难度，需要加大施加的力度才能达到切割的效果。如果针对刀具内部微观结构及制备方法进行调整改进，使刀具切割的创面变小，那么就能够有效提升刀具切削的效率，扩展其适用范围。为了解决所述现有技术的不足，本专利技术提供了一种具有切割低创面的非晶合金刀具，并且提供了上述刀具的制备方法。本专利技术中的非晶合金刀具刀刃硬度高、锋利度高，刀具整体具有高强屈服强度和低表面能，切削过程中对切削处创口小、切削的平整度高，可大大提升切削效率。本专利技术所要达到的技术效果通过以下方案实现：本专利技术中提供了一种低创面非晶合金刀具，所述刀具刃口部位由非晶合金制成；所述非晶合金包括锆基非晶合金、铜基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钽基非晶合金、钛基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、稀土基非晶合金中的一种或者多种，且非晶合金部分中非晶态占比大于等于85%。非晶合金的非晶态占比是低创面非晶合金刀具实现切削低创面的必要条件，一旦晶态占比过高，在加工过程中微观上较为粗大的晶粒在刀具刃口制备过程中会形成参差不齐的形貌，对刀具刃口的锋利度造成不良影响，使切削创面急剧增大。进一步地，所述刀具厚度为0.05-0.4mm，刃口维氏硬度为800-1500，锋利度为0.15-0.3N，屈服强度为800-1200MPa，表面粗糙度Ra为0.001-0.01。进一步地，所述刀具刃口两面夹角为5-20°。非晶合金微观结构处于无序的特点，其凝结的内部结构为液态时金属的结构，各成分在固态非晶合金中的存在方式为原子级别。因此在刃口的处理方面具有极大的优势，非晶合金制成的刃口在高倍放大镜下面可以观察发现其刃口厚度极低，可做到5-30nm，且平整度极高，可以磨制成一条直线。正是由于非晶合金独特的微观结构可以使得其刃口与传统的刀具材料相比更窄更平滑。在使用过程中可以大大降低创面的宽度，并且便于切割，提高切割效率。在本专利技术的非晶合金刀具中，除了利用非晶合金的特性，同时还控制了刀具的厚度、刃口硬度、锋利度、粗糙度和屈服强度。刀具刀刃的屈服强度过低会使刀锋容易发生塑性形变向内弯曲，容易起毛刺，影响使用，本专利技术中刀具屈服强度在800-1200MPa范围内，优于不锈钢制刀具和硬质涂层刀具，本专利技术非晶合金制成的手术刀，材质坚硬并且硬度高，弹性好，在手术过程中遇到阻力不会变形，可回弹继续使用。本专利技术中的非晶合金刀具在铸造过程中可以直接脱模成型，对模具的复制能力强，其原子级别的微观结构使刀片表面容易加工成表面粗糙度极低、表面能极低的外表面，刀锋上不容易沾上异物，从而使锋利度大幅提升，远优于不锈钢刀具和硬质合金涂层刀具。本专利技术中，有选对刀具刃口角度进行设定，控制在5-20°范围内，进一步提升刀具刃口的切削效率。进一步地，所述非晶合金原料组成选择包括如下：(Zr，Ti)a(Cu，Ni)bAlc，其中45≤a≤63，20≤b≤45，10≤c≤17；(Zr，Hf)a(Cu，Ni，Co)b(Nb，Ti)c(Al，Be)dREe，其中49≤a≤62，12≤b≤30，3≤c≤12，12≤d≤20，0.02≤e≤1；RE为稀土元素；(Zr，Hf)aTib(Cu，Ni)c(Al，Be，Mg)d(Y，C)e，其中42≤a≤55，6≤b≤12，16≤c≤24，14≤d≤23，0.02≤e≤2；TiaZrbMcBed，其中M为Cu、Ni元素中的一种或者两种，40≤a≤50，15≤b≤30，15≤c≤30，15≤d≤30；(Ti，Zr)aCubNic(Si，Sn，Al，B)d，其中20≤a≤35，50≤b≤65，7≤c≤20，1≤d≤6；Nia(Nb，Ti)b(B，Sn，Co)c，其中48≤a≤61，30≤b≤42，2≤c≤12；Nia(Zr，Hf，Ta，Ti)b(Si，B)cNbd，其中52≤a≤64，20≤b≤40，0.05≤c≤4，5≤d≤18；Cua(Zr，Hf)bAlcNbd，其中55≤a≤58，38≤b≤42，2≤c≤5，0.5≤d≤3；Fea(Co，Cr，Mo)bBcYdMne(N，C)f，其中40≤a≤50，30≤b≤38，5≤c≤12，1≤d≤5，2≤e≤3，1≤f≤4；LaaAlbCucNidCoe(Zr，Hf)f，其中54≤a≤58，20≤b≤28，7≤c≤15，5≤d≤8，5≤e≤12，1≤f≤5；Coa(Fe，B)b(Ta，Hf)cYd，其中47≤a≤54，35≤b≤38，5≤c≤12，0.5≤d≤3。本专利技术的非晶合金中采用适用的非晶合金原料组成，由于非晶合金组成中包含有具有一定杀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低创面非晶合金刀具，其特征在于：所述刀具刃口部位由非晶合金制成；所述非晶合金包括锆基非晶合金、铜基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钽基非晶合金、钛基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、稀土基非晶合金中的一种或者多种，且非晶合金部分中非晶态占比大于等于85%。

【技术特征摘要】
1.一种低创面非晶合金刀具，其特征在于：所述刀具刃口部位由非晶合金制成；所述非晶合金包括锆基非晶合金、铜基非晶合金、铝基非晶合金、铁基非晶合金、钽基非晶合金、钛基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金、稀土基非晶合金中的一种或者多种，且非晶合金部分中非晶态占比大于等于85%。2.如权利要求1所述非晶合金刀具，其特征在于：所述刀具厚度为0.05-0.4mm，刃口维氏硬度为800-1500，锋利度为0.15-0.3N，屈服强度为800-1200MPa，表面粗糙度Ra为0.001-0.01。3.如权利要求1所述低创面非晶合金刀具，其特征在于：所述刀具刃口两面夹角为5-20°。4.如权利要求1所述低创面非晶合金刀具，其特征在于：所述非晶合金原料组成选择包括如下：(Zr，Ti)a(Cu，Ni)bAlc，其中45≤a≤63，20≤b≤45，10≤c≤17；(Zr，Hf)a(Cu，Ni，Co)b(Nb，Ti)c(Al，Be)dREe，其中49≤a≤62，12≤b≤30，3≤c≤12，12≤d≤20，0.02≤e≤1；RE为稀土元素；(Zr，Hf)aTib(Cu，Ni)c(Al，Be，Mg)d(Y，C)e，其中42≤a≤55，6≤b≤12，16≤c≤24，14≤d≤23，0.02≤e≤2；TiaZrbMcBed，其中M为Cu、Ni元素中的一种或者两种，40≤a≤50，15≤b≤30，15≤c≤30，15≤d≤30；(Ti，Zr)aCubNic(Si，Sn，Al，B)d，其中20≤a≤35，50≤b≤65，7≤c≤20，1≤d≤6；Nia(Nb，Ti)b(B，Sn，Co)c，其中48≤a≤61，30≤b≤42，2≤c≤12；Nia(Zr，Hf，Ta，Ti)b(Si，B)cNbd，其中52≤a≤64，20≤b≤40，0.05≤c≤4，5≤d≤18；Cua(Zr，Hf)bAlcNbd，其中55≤a≤58，38≤b≤42，2≤c≤5，0.5≤d≤3；Fea(Co，Cr，Mo)bBcYdMne(N，C)f，其中40≤a≤50，30≤b≤38，5≤c≤12，1≤d≤5，2≤e≤3，1≤f≤4；...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋佳，
申请(专利权)人：深圳市锆安材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44