CN110496949A - 一种非晶合金的压铸成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非晶合金技术领域，特别是涉及一种非晶合金的压铸成型方法。该方法包括：将金属原材料按设计比例配比并合金化，得到非晶母合金，将所述的非晶母合金加工成预制尺寸；对所述的非晶母合金进行真空压铸：将非晶母合金原料置于坩埚，对坩埚、入料桶和模具所处的封闭环境进行抽真空，通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化至断电温度后降温的方式，利用红外测温方式精确控制注入入料桶中合金熔体浇注温度，并压射至模具，同时对所述的模具进行二次抽真空，得到非晶合金。本发明通过精确控制浇注温度，恒温控制入料桶温度以及压射时模具二次抽真空的成型方法，得到充型完整、无裂纹及缺陷、强度高的非晶合金产品。

Description

一种非晶合金的压铸成型方法
技术领域
本发明涉及非晶合金技术领域，特别是涉及一种非晶合金的压铸成型方法。
背景技术
新材料产业发展指南明确指出，非晶合金是国家发展需求，是新材料发展的重要方向。非晶态材料由于具有独特原子结构特征，使其具有特殊的性能，如：高强度、 高比强度、高弹性、高动态断裂韧性、高耐磨性、高耐腐蚀性、在制备加工方面，与 传统的金属材料不同，由液态到固态没有相变发生，具有连续的粘度变化，凝固收缩 率小、表面光洁度高和易成形等特点，非常适合利用压铸成形方法制备复杂、薄壁件， 替代传统机械加工成形的钢和钛合金精密复杂构件。在国防军工、航天航空、交通运 输、石油化工、生物医学、精密机械、消费电子和信息等领域具有重要应用。
影响非晶合金压铸成型的关键点是：精确控制浇注温度，消除异质形核，提高低温非晶相析出从而调控非晶合金微观结构和性能，抑制表面缺陷及裂纹产生。但目前 现有技术中，由于感应加热方式产生的磁搅拌作用使合金熔体液面波动不平，导致红 外测温仪不能准确测定合金熔体温度，一方面温度偏低，合金熔体的粘度较大、流动 性差、充型能力低，另一方面温度偏高，熔体易于吸氧，析出高熔点晶态相，合金强 度降低，二者均会影响非晶合金的成型。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种非晶合金的压铸成型方法，所要解决的技术问题是使其精确控制浇注温度，从而得到充型完整、无裂纹及缺陷、强度高的非晶合金， 从而更加适于实用。
本发明的技术方案是：
一种非晶合金的压铸成型方法，包括如下步骤：
(1)将金属原材料按设计比例配比并合金化，得到非晶母合金，将所述的非晶 母合金加工成预制尺寸；
(2)对所述的非晶母合金进行真空压铸：将非晶母合金原料置于坩埚，对坩埚、 入料桶和模具所处的封闭环境进行抽真空，通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化 至断电温度后降温的方式，利用红外测温方式精确控制注入入料桶中合金熔体浇注温 度，并压射至模具，同时对所述的模具进行二次抽真空，得到非晶合金。
所述的坩埚为石英坩埚或氧化钙坩埚。
所述的入料桶进行油浴加热恒温处理，温度恒定为100～300℃。
所述的断电温度为950～1000℃。
所述的浇注温度为950～980℃。
所述的红外测温的合金熔体浇注温度误差小于2℃。
所述的非晶合金的强度大于或等于1500MPa，硬度大于或等于48HRC。
借由上述技术方案，本发明非晶合金的压铸成型方法至少具有下列优点：
1)本发明通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化至断电温度后降温的方式，精确控制浇注温度，消除异质形核，提高低温非晶相析出从而调控非晶合金微观结构 和性能，抑制表面缺陷及裂纹产生。从而，解决由于感应加热方式产生的磁搅拌作用 使合金熔体液面波动不平，导致红外测温仪不能准确测定合金熔体温度，造成浇注偏 高或偏低，不利于压铸成型的制备难题，同时可以根据构件结构的复杂程度决定最终 的浇注温度。
2)本发明通过入料桶的恒温功能，可以最大程度的降低合金熔体热量的损耗， 保证合金熔体在短时间接触入料桶的过程中不会产生原子团簇及异质形核，从而影响 充型性及形成非晶。
3)本发明中对坩埚、入料桶和模具所处封闭环境进行抽真空处理，并在压射时 对模具进行二次抽真空，使得整个熔化及压射过程全部处于真空环境中，这样既能保 证非晶合金的纯度，又能保证构件产品模具成型过程中无卷气，减少构件气孔产生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如 后。
附图说明
图1是非晶合金的压铸成型装置结构示意图。图中，1坩埚，2红外测温仪，3真 空室，4入料桶，5压射杆，6模具。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明的一个实施例提出的一种非晶合金的压铸成型方法，其包括：
(1)将金属原材料按设计比例配比并合金化，得到非晶母合金，将非晶母合金 加工成适合压铸的尺寸；
(2)如图1所示，采用非晶合金压铸成型装置对所述的非晶母合金进行真空压 铸，真空室3内设置坩埚1，真空室3的顶部设置红外测温仪2，真空室3的下方设置 入料桶4，入料桶4的一端设置压射杆5，入料桶4的另一端设置模具6。
将非晶母合金原料置于石英或氧化钙坩埚1，坩埚1位于真空室3中，对所述坩 埚1和模具6所处的封闭环境进行抽真空并加热，通过将所述坩埚1中的非晶母合金 加热熔化至断电温度后降温的方式，利用红外测温仪2精确控制注入入料桶4中合金 熔体浇注温度，通过将所述入料桶4进行油浴加热恒温处理，降低合金熔体热损耗， 通过压射杆5将熔体快速压射至模具6中，同时对所述模具6进行二次抽真空，得到 非晶合金，非晶合金的强度大于或等于1500MPa，硬度大于或等于48HRC。
本发明中，模具6二次抽真空阶段为在合金熔体注入入料桶4之后，压射动作启 动之前。对坩埚1、入料桶4和模具6所处封闭环境进行抽真空处理，并在压射时对 模具6进行二次抽真空，使整个熔化及压射过程全部处于真空环境中，这样既能保证 非晶合金的纯度又能保证构件产品模具成型过程中无卷气，减少构件气孔产生。
本发明中，入料桶的温度恒定为100～300℃，通过入料桶的恒温功能，可以最大程度的降低合金熔体热量的损耗，保证合金熔体在短时间接触入料桶的过程中，不会 产生原子团簇及异质形核，从而影响充型性及形成非晶。
本发明中，断电温度为950～1000℃，浇注温度为950～980℃，浇注温度小于断电温度，红外测定的坩埚中合金熔体浇注温度误差小于2℃。通过将所述坩埚中的非晶 母合金加热熔化至断电温度后降温的方式，精确控制浇注温度，消除异质形核，提高 低温非晶相析出从而调控非晶合金微观结构和性能，抑制表面缺陷及裂纹产生。解决 由于感应加热方式产生的磁搅拌作用使合金熔体液面波动不平，导致红外测温仪不能 准确测定合金熔体温度，造成浇注偏高或偏低，不利于压铸成型的制备难题。同时， 可以根据构件结构的复杂程度决定最终的浇注温度。
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的非晶合金的压铸成型方法其具体实施方式、 结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施 例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点 可由任何合适形式组合。
实施例1
本实施例中，非晶合金的牌号为：Zr-Y0.8，其压铸成型方法如下：
将金属原材料锆、铜、镍、铝、银、稀土钇按设计比例配比并合金化，得到非晶 母合金，将非晶母合金加工成适合压铸的尺寸，置于坩埚内，对所述坩埚所处的封闭 环境进行抽真空并加热，通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化至1000℃后降温至 980℃，利用红外测温方式精确控制注入入料桶中合金熔体浇注温度为980℃，通过将 所述入料桶进行油浴加热恒温为300℃，降低合金熔体热损耗并快速压射至模具中， 同时对所述模具进行二次抽真空，得到非晶合金。
实施例1的非晶合金的强度为1500MPa，硬度为50HRC。
实施例2
本实施例中，非晶合金的牌号为：Zr-Y0.8，其压铸成型方法如下：
将金属原材料锆、铜、镍、铝按设计比例配比并合金化，得到非晶母合金，将非 晶母合金加工成适合压铸的尺寸，置于坩埚内，对所述坩埚所处的封闭环境进行抽真 空并加热，通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化至980℃后降温至950℃，利用红 外测温方式精确控制注入入料桶中合金熔体浇注温度为950℃，通过将所述入料桶进 行油浴加热恒温为100℃，降低合金熔体热损耗并快速压射至模具中，同时对所述模 具进行二次抽真空，得到非晶合金。
实施例2的非晶合金的强度为1700MPa，硬度为55HRC。
实施例3
本实施例中，非晶合金的牌号为：Zr-Y0.8，其压铸成型方法如下：
将金属原材料锆、银、稀土钇按设计比例配比并合金化，得到非晶母合金，将非 晶母合金加工成适合压铸的尺寸，置于坩埚内，对所述坩埚所处的封闭环境进行抽真 空并加热，通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化至960℃后降温至950℃，利用红 外测温方式精确控制注入入料桶中合金熔体浇注温度为950℃，通过将所述入料桶进 行油浴加热恒温为200℃，降低合金熔体热损耗并快速压射至模具中，同时对所述模 具进行二次抽真空，得到非晶合金。
实施例3的非晶合金的强度为1500MPa，硬度为48HRC。
实施例结果表明，本发明通过精确控制浇注温度，恒温控制入料桶温度以及压射时模具二次抽真空的成型方法，得到充型完整、无裂纹及缺陷、强度高的非晶合金产 品。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属 于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将金属原材料按设计比例配比并合金化，得到非晶母合金，将所述的非晶母合金加工成预制尺寸；
(2)对所述的非晶母合金进行真空压铸：将非晶母合金原料置于坩埚，对坩埚、入料桶和模具所处的封闭环境进行抽真空，通过将所述坩埚中的非晶母合金加热熔化至断电温度后降温的方式，利用红外测温方式精确控制注入入料桶中合金熔体浇注温度，并压射至模具，同时对所述的模具进行二次抽真空，得到非晶合金。
2.根据权利要求1所述的非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，所述的坩埚为石英坩埚或氧化钙坩埚。
3.根据权利要求1所述的非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，所述的入料桶进行油浴加热恒温处理，温度恒定为100～300℃。
4.根据权利要求1所述的非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，所述的断电温度为950～1000℃。
5.根据权利要求1所述的非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，所述的浇注温度为950～980℃。
6.根据权利要求1所述的非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，所述的红外测温的合金熔体浇注温度误差小于2℃。
7.根据权利要求1所述的非晶合金的压铸成型方法，其特征在于，所述的非晶合金的强度大于或等于1500MPa，硬度大于或等于48HRC。
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