非晶合金与异质材料结合的方法及复合体技术

一种将非晶合金与异质材料结合的方法及形成的复合体。方法包括：将由异质材料和非晶合金之一形成的预制件放入模具中；将异质材料和非晶合金中的另一个加热预定温度后铸入模具内以形成结合非晶合金和异质材料的过渡连接部分，过渡连接部分具有熔焊结构、微结构强化连接结构或混合连接结构；和以大于非晶合金的临界冷却速率进行冷却以得到由非晶合金和异质材料形成的复合体。根据本发明专利技术的方法，提高了非晶合金与异质材料的结合强度，降低了对非晶合金成型能力和性能的要求，降低了对非晶合金的弹性变形的要求，提高了非晶合金的应用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非晶
，具体而言，涉及一种结合非晶合金与异质材料的方法及由非晶合金与异质材料形成的复合体。
技术介绍
目前，精密耐用、高可靠性和高强度的产品结构得到越来越多的需求，但现有的材料和现有的成型技术及连接技术，很难满足产品结构的设计需求。例如，镁合金材料虽然质轻并可精密成型，但强度差易开裂，而且不耐腐蚀；铝合金材料虽然可精密成型、耐腐蚀且具有丰富多彩的装饰性能，但硬度低，不耐磨；锌合金材料虽然价格低廉且易于成型，但强度低不耐腐蚀；不锈钢虽然具有高的强度，高的耐蚀性，但难于精密成型，即便可以精密加工，但加工成本非常高，而难于得到普及。非晶合金材料也被称作金属玻璃，由于组成合金的原子无序的独特排列结构，而具有不同于普通结晶态金属材料的优异的物理、化学性质，例如高屈服强度、高硬度、超弹性(高弹性极限)、高耐磨损性、高耐腐蚀性等，因此被认为具有广阔的应用前景。非晶合金出现于二十世纪六十年代，最初的非晶合金由于临界尺寸(即，形成非晶的最大尺寸)只能达到微米级，而难以得到实际应用。近年来，非晶合金的临界尺寸逐渐增大，为非晶合金的工业化应用提供了可能。非晶合金具有优异的铸造性能。例如，非晶合金通常具有类似于镁、铝、锌、铜合金的低熔点，稀土基非晶合金的熔点可以低达300°C ；由于非晶合金保留了熔融态的结构特征，没有发生相变，因此具有比常规金属和塑料更低的收缩率。由于非晶合金像塑料一样不仅具有熔点还具有玻璃转化温度，而且具有大的过冷液相区，因此非晶合金通常具有高的流动性和对铸型的形状及表面优异复写性。同时，由于没有成分偏析和晶粒粗大带来的性能差异，因此非晶铸态合金产品即可获得优越的机械性能。上述优点使得非晶合金具有广泛的应用前景。例如，采用非晶合金材料制作电子产品外壳时可以解决常规金属材料制作的外壳由于硬度和强度不足容易出现划痕和受力破坏等缺陷问题；采用非晶合金材料还可以制备结构异常复杂且强度高的结构件，可以解决目前采用钢材制备精密、结构复杂、强度高的结构件中的大切削量加工问题；同时采用非晶合金材料可以成型精密微型齿轮，可以解决微型齿轮成型困难及耐磨性差的问题。然而，由于非晶合金自身的一些特点，使其应用受到了很大的影响。例如，非晶合金硬度较高，当需要在非晶合金制品上进行切削加工、冲孔以及钻孔时即会增加工艺难度， 显著缩短刀具寿命，从而提高生产成本。此外，对于结构异常复杂且壁厚为0. 3mm以下的产品，同样会造成非晶合金产品成型难度较大而大幅提高生产成本，甚至无法生产。同时，由于非晶合金的塑性变形是通过剪切带的低粘度区域的形成和扩展的形式进行的，因此，非晶合金通常表现出极低的塑性形变而呈现为脆性材料，从而大大限制了在要求安全性较高的器件中的应用，例如在产品跌落性能，产品冲击性能中有特殊要求的产品上的应用。同时，也大大限制了各种非晶合金体系尤其是低非晶形成能力和低成本非晶合金材料的使用。另外，目前非晶合金通常由贵重金属构成，材料成本高昂，同时产品结构设计时也并非所有的结构都需要非晶合金优异的性能，因此如何实现高成本材料的低成本应用，是需要解决的一大难题。美国专利US5482580、US6818078B2及US6771490B2公开了非晶合金与其他材料复合的方法，然而使用这些常规复合方法制得的非晶合金复合制品中，非晶合金材料和其他材料之间的结合强度较低，耐冲击性能低，而且上述美国专利中公开的方法要求预制件的熔点高于与其复合的材料的熔点，或者要求非晶合金的弹性极限要大于1. 5%的弹性极限值，从而大大限制了非晶合金与其他材料连接复合的使用。同时，在连接技术方面，扣位、螺母、焊接、粘接等传统技术被广为采用，但或因强度低而可靠性差，或因工序繁杂成本高，即使嵌件成型技术也由于异种材料的巨大差异而存在连接强度差的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提供了一种将非晶合金和异质材料结合的方法，利用该方法，非晶合金与异质材料之间具有高的结合强度和高的可靠性，结合在一起的非晶合金与异质材料具有高的冲击韧性，并且该方法工艺简单成本低。本专利技术的实施例还提出一种非晶合金与异质材料形成的复合体，该复合体具有高的强度、高的冲击韧性以及高可靠性，且降低了非晶合金材料的使用要求和使用量，简化了制造工艺，降低了生产成本。根据本专利技术实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法，包括以下步骤将由所述异质材料和所述非晶合金中的一个形成的预制件放入模具中；将所述异质材料和所述非晶合金中的另一个加热到预定温度后铸入所述模具内以形成结合所述非晶合金和所述异质材料的过渡连接部分，所述过渡连接部分具有熔焊结构、微结构强化连接结构和混合连接结构之一，其中所述熔焊结构由所述非晶合金和所述异质材料通过熔焊形成、所述微结构强化连接结构由所述预制件表面上的微结构与所述非晶合金和所述异质材料中的另一个形成，所述混合连接结构由所述熔焊结构和所述微结构强化连接结构构成；和以大于所述非晶合金的临界冷却速率进行冷却以得到由通过所述过渡连接部分结合的所述非晶合金和所述异质材料形成的复合体。根据本专利技术实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法，通过非晶合金与异质材料形成的熔焊结构、微结构强化连接结构或由熔焊结构和微结构强化连接结构构成的混合连接结构将非晶合金与异质材料结合在一起，提高了非晶合金与异质材料的结合强度，降低了对非晶合金成型能力和性能的要求，降低了对非晶合金的弹性变形的要求，提高了非晶合金的应用性。根据本专利技术实施例的非晶合金与异质材料形成的复合体包括第一部分，所述第一部分由非晶合金形成；第二部分，所述第二部分由异质材料形成；和过渡连接部分，所述过渡连接部分结合所述第一部分与所述第二部分且具有熔焊结构、微结构强化连接结构和混合连接结构之一，其中所述熔焊结构由所述非晶合金与所述异质材料通过熔焊形成；所述微结构强化连接结构由所述非晶合金与所述异质材料中的一个上的微结构与所述非晶合金和所述异质材料中的另一个形成；及所述混合连接结构由所述微结构强化连接结构与所述熔焊结构构成。根据本专利技术实施例的复合体，非晶合金与异质材料的结合强度高，并且降低了对非晶合金成型能力和性能的要求，可以用于制造精度要求高、结构复杂的产品，减小非晶合金的使用量，降低成本。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1是根据本专利技术第一实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法的流程示意图；图2是根据本专利技术第二实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法的流程示意图；图3是根据本专利技术第三实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法的流程示意图；图4是根据本专利技术第四实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法的流程示意图；图5是根据本专利技术第五实施例的将非晶合金与异质材料结合的方法的流程示意图；图6是非晶合金TTT原理示意图(即时间-温度-相转变图， Time-Temperature-Transformation diagram)；图7是晶态材料和非晶合金的粘度随温度变化的曲线示意图；图8根据本专利技术实施例复合体的示意图；图9根据本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫清，张法亮，李运春，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：