由非晶合金与异质材料形成的制品及其制造方法技术

本发明专利技术提供了由非晶合金与异质材料形成的制品及其制造方法。其中由非晶合金与异质材料形成的制品包括：芯体，所述芯体由异质材料形成；和外壁，所述外壁由包覆在所述芯体的外表面上的非晶合金构成且所述非晶合金的临界尺寸大于等于1毫米。该制品具有高屈服强度、高硬度、超弹性、高耐磨损性、高耐腐蚀性，同时制造成本低，提高了非晶合金的应用性。

【技术实现步骤摘要】
由非晶合金与异质材料形成的制品及其制造方法
本专利技术涉及一种由非晶合金与异质材料形成的制品及其制造方法。
技术介绍
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。最初，非晶合金由于临界尺寸小而难以得到实际应用，近来，非晶合金的临界尺寸逐渐从微米级发展到毫米级甚者厘米级，通常情况下把临界冷却速率小于500℃/s，临界尺寸大于1毫米的非晶合金称为大块非晶合金，大块非晶合金的出现为工业化应用提供了可能。此外，非晶合金还具有优异的铸造性能，因此使得非晶合金在各种结构件、外观件、薄壁件、功能件中具有广泛的应用前景。虽然非晶合金具有以上独特的性能优势和成型优势，但是目前非晶合金为了获得高的临界尺寸通常含有贵重金属，从而具有很高的材料成本，限制了其广泛的应用，尤其在大型零部件中的应用。如Pd基、稀土基、锆基非晶合金虽然临界尺寸高达厘米级以上，但高昂的材料成本却令人生畏；铜基、镁基非晶合金虽然具有相对降低的主体元素的成本，但由于通常含有大量的银、铍、钴、稀土等贵重元素，而材料成本仍然相对偏高。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的问题之一。为此，本专利技术提出了一种由非晶合金与异质材料形成的制品，该制品具有非晶合金的优点，例如高硬度、超弹性、高耐磨损性、高耐腐蚀性，且该制品的制造成本低。根据本专利技术实施例的由非晶合金与异质材料形成的制品，包括：芯体，所述芯体由异质材料形成；和外壁，所述外壁由包覆在所述芯体的外表面上的非晶合金构成且所述非晶合金的临界尺寸大于等于1毫米。根据本专利技术实施例的制品具有非晶合金的优点，例如高屈服强度、高硬度、超弹性、高耐磨损性、高耐腐蚀性，同时由于内部为异质材料形成的芯体，因此制造成本低。而且，由于所述非晶合金的临界尺寸可以减小到1毫米，因此减低了对非晶合金的要求，进一步降低了成本。根据本专利技术的一些实施例，所述外壁包覆在所述芯体的整个外表面上以封闭所述芯体。根据本专利技术的一些实施例，所述外壁的厚度大于0.1毫米。由于非晶合金具有良好的铸造性能，因此通过使非晶合金形成的外壁厚度大于0.1毫米，可以通过铸造方法方便地制造所述制品，由此进一步降低了制造成本。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金的弹性极限应变大于1％。由此，可以减少由于非晶合金和异质材料膨胀系数的不同而导致制品开裂甚至破坏。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金的化学组成为：ZraCubAlcNidMe，其中M表示选自Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的至少一种，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。由此，可以使得制件具有良好的防腐性能。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金中含有杂质元素，其中以原子百分数计，所述杂质元素的含量不高于2％。由此，可以进一步降低制品的制造成本。根据本专利技术的一些实施例，所述异质材料为选自塑料、黑色金属、有色金属中的至少一种。由此，可以进一步降低根据本专利技术实施例的制品的制造成本，并且可以赋予制品额外的优点，从而满足多种工业生产的需求。根据本专利技术的一些实施例，所述异质材料与所述非晶合金的线热膨胀系数的差值的绝对值与所述非晶合金的线热膨胀系数之比小于70％。由此，制品不容易开裂。换言之，异质材料的线热膨胀系数与非晶合金的线热膨胀系数越接近，制品越不容易开裂和破坏。根据本专利技术的实施例，本专利技术还提出了一种制备由非晶合金与异质材料形成的制品的方法，该方法包括下列步骤：将异质材料形成的芯体置于模具中；将非晶合金加热到其玻璃转化温度以上；将所述加热到其玻璃转化温度以上的非晶合金注入到所述模具中进行铸造，使得所述非晶合金包覆在所述芯体的外表面上；以及以大于所述非晶合金的临界冷却速率的预定冷却速度进行冷却，以便获得所述由非晶合金与异质材料形成的制品。利用根据本专利技术实施例的制备方法，能够以低成本制备由非晶合金和异质材料所形成的制品，工艺简单，方便。根据本专利技术的一些实施例，所述铸造为压力铸造或挤压铸造。由此，可以方便地使非晶合金包覆在芯体的外表面上，并且制作成本低。根据本专利技术的一些实施例，所述非晶合金的化学组成为：ZraCubAlcNidMe，其中M表示选自Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的至少一种，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。由此，可以使得制件具有良好的防腐性能。根据本专利技术的一些实施例，所述异质材料为选自塑料、黑色金属、有色金属中的至少一种。由此，可以进一步降低根据本专利技术实施例的制品的制造成本，并且可以赋予制品额外的优点，从而满足多种工业生产的需求。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是根据本专利技术实施例的由非晶合金与异质材料形成的制品的示意图；和图2是根据本专利技术实施例的制造由非晶合金与异质材料形成的制品的方法的流程示意图；图3是根据本专利技术一个示例的设有支撑件的异质材料形成的芯体示意图；图4是图3所示芯体的主视图；和图5是图3所示芯体包覆了非晶合金形成的外壁的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。由非晶合金与异质材料形成的制品下面描述根据本专利技术实施例的由非晶合金与异质材料形成的制品(在本专利技术中有时也简称为“制品”)。参考图1，根据本专利技术的一些实施例，由非晶合金与异质材料形成的制品1000包括芯体100和外壁200。根据本专利技术的一些实施例，芯体100由异质材料形成，外壁200由包覆在芯体100的外表面上的非晶合金形成。根据本专利技术的实施例，用于形成外壁200的非晶合金的临界尺寸大于等于1毫米。在本专利技术中，术语“异质材料”是指与非晶合金相比具有明显属性(材质和/或化学性质)差异的材料，且通常情况下异质材料的成本比非晶合金要低。根据本专利技术实施例的制品1000的外壁200由临界尺寸大于等于1毫米的非晶合金制成，并且外壁200包覆在芯体100外表面上，因而可以使得制品1000仍然具有非晶合金的优点，例如高屈服强度、高硬度、超弹性、高耐磨损性、高耐腐蚀性，同时减少了非晶合金的用量，制造成本低，提高了非晶合金的应用性。根据本专利技术实施例的制品1000与现有的全部由非晶合金形成的制品相比，一方面，可以大大节约非晶合金的用量；另一方面，可以降低对非晶合金临界尺寸的要求，例如非晶合金的临界尺寸可以减小到1毫米，由此降低了制造成本，同时非晶合金优异的性能得到了发挥。根据本专利技术的一些实施例的制品1000，由非晶合金形成的外壁200为制品1000赋予了：优异的机械性能，可以很好地支撑制品1000，高的机械强度；优异的耐腐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由非晶合金与异质材料形成的制品，包括：芯体，所述芯体由异质材料形成；和外壁，所述外壁由包覆在所述芯体的外表面上的非晶合金构成且所述非晶合金的临界尺寸大于等于1毫米，其中，所述外壁包覆在所述芯体的整个外表面上以封闭所述芯体，所述外壁的厚度大于0.1毫米，所述非晶合金中含有杂质元素，其中以原子百分数计，所述杂质元素的含量不高于2％。2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述非晶合金的弹性极限应变大于1％。3.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述非晶合金的化学组成为：ZraCubAlcNidMe，其中M表示选自Fe、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的至少一种，40≤a≤70，15≤b≤35，5≤c≤15，5≤d≤15，0≤e≤5，且a+b+c+d+e＝100。4.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述异质材料为选自塑料、黑色金属、有色金属中的至少一种。5.如权利要求1-4中任一项所述的制品，其特征在于，所述异质材料与所述非晶合金的线热膨胀系数的...

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