CN113523219B - 非晶合金构件的制备装置、制备方法、非晶合金构件和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及非晶合金的制备及其应用技术领域，尤其涉及一种非晶合金构件的制备装置、制备方法、非晶合金构件和电子设备。该非晶合金构件的制备装置，包括：离心机构，包括离心转轴和离心铸臂，离心铸臂和离心转轴均具有供惰性气体流通的惰性气体通道；熔炼成型机构，包括坩埚和成型模具，坩埚和成型模具均设置于离心铸臂，驱动离心转轴转动能够带动离心铸臂、坩埚和成型模具同步转动；惰性气体机构，惰性气体机构与离心转轴的惰性气体通道连通，自惰性气体机构释放的惰性气体能够依次经过离心转轴的惰性气体通道和离心铸臂的惰性气体通道进入至坩埚；冷却机构，用于冷却成型模具。解决了现有的非晶合金制备过程中存在的高成本和低良率的问题。

Description

非晶合金构件的制备装置、制备方法、非晶合金构件和电子 设备

技术领域

本申请涉及非晶合金的制备及其应用技术领域，尤其涉及一种非晶合金构件的制备装置、制备方法、非晶合金构件和电子设备。

背景技术

非晶合金被称为继轻合金、工程塑料之后的消费电子产品第三代新材料，由于具有长程无序而短程有序的特殊结构，因而具有高强度、高硬度、高耐腐蚀性、表面光洁度高和近终成型性能等特性，在消费电子和信息、精密机械、生物医疗、军工航天等领域具有广泛的应用前景。目前，在消费电子领域，将非晶合金作为下一代电子产品的潜在应用材料，替代现有的不锈钢、铝合金、陶瓷等材料，是当下相关企业的产业化研究热点。相比于铝合金、不锈钢和陶瓷等材料，非晶合金具有可永久保留应有的弹性，强度比不锈钢高两倍，因而在应用于小型精密部件如手机中的卡托时具有非常好的保护功能和使用性能。

目前，非晶合金的成型设备和成型方式大体有两种形式，一种是将熔融的金属原材料例如锆、钛等金属液注入由塑料注塑机改装而成的液态金属注塑机中，在完全真空(防止氧化)的状态下迅速注塑、冷却成型。另一种是半固态成型-切模-去毛刺-CNC-表面处理的方式，其中，半固态成型通常采用真空压力铸造的方法，工艺流程与常规的合金压铸并无太大的差别，只是由于非晶对氧含量的敏感性较高，通常会采用真空压铸的方式，另外，结合非晶成型的特点，需要提高普通压铸设备冷速以确保非晶合金形成。

然而，目前的这些非晶合金成型件的加工技术难点主要集中在高成本和低良率两个方面。其一，现有的非晶合金构件在生产中大都需要用到真空设备，生产过程需要很高的真空度，进而增加了块状非晶合金构件的制造成本，导致了高成本的问题。其二，现有的非晶合金构件在生产过程中容易产生流痕、断裂、充型能力不足等缺陷，影响了最终得到的产品的质量，从而导致了低良率的问题。

随着非晶合金产业化的进行及市场需求的扩大，开发出低成本和高良率的非晶合金构件的制备装置和制备方法将对非晶合金大规模产业化具有重要的意义。

发明内容

本申请的目的在于提供一种非晶合金构件的制备装置、制备方法、非晶合金构件和电子设备，以缓解现有的非晶合金产品制备过程中存在的高成本和低良率的问题，能够克服上述背景技术中的问题或者至少部分地解决上述技术问题。

根据本申请的第一方面，提供一种非晶合金构件的制备装置，包括：

离心机构，所述离心机构包括离心转轴和离心铸臂，所述离心铸臂与所述离心转轴连接，所述离心铸臂和所述离心转轴均具有供惰性气体流通的惰性气体通道；

熔炼成型机构，所述熔炼成型机构包括坩埚和成型模具，所述坩埚和成型模具相连通，且所述坩埚和成型模具均设置于所述离心铸臂，驱动所述离心转轴转动能够带动所述离心铸臂、所述坩埚和所述成型模具同步转动；

惰性气体机构，所述惰性气体机构与所述离心转轴的惰性气体通道连通，自所述惰性气体机构释放的惰性气体能够依次经过所述离心转轴的惰性气体通道和所述离心铸臂的惰性气体通道进入至所述坩埚；

冷却机构，用于冷却所述成型模具。

该非晶合金构件的制备装置，通过上述离心机构、熔炼成型机构、惰性气体机构和冷却机构的配合设置，在驱动离心转轴进行转动的情况下，利用离心铸臂连同坩埚和成型模具一起高速旋转的离心作用以及惰性气体机构释放高速流动气体的压力作用，将熔体迅速注入成型模具中，最终得到非晶合金产品。也就是说，该制备装置将高压惰性气体的压力作用与离心浇铸技术结合起来，实现铸件的成型，与传统的非晶合金成型设备相比，一方面提高了金属熔体充型能力和补缩能力，提高了铸件的表面质量，产品的性能更好，结构更加致密，提高了产品的良率；另一方面在惰性气体环境下即可制得非晶合金，无需用到真空设备，以惰性气体环境取代高真空环境，可以显著降低成本和提高效率。

在一种可能的实现方式中，所述离心铸臂的数量为多个，多个所述离心铸臂沿着所述离心转轴的外侧壁呈角度的间隔布置。例如离心铸臂可以为2-10个，可以为2-8个，可以为2-6个，可以为2-4个等。离心铸臂的具体数量可以依据实际的工艺需求而选择设置。

每个离心铸臂上可以均设置有坩埚和成型模具。可以理解，离心铸臂的数量与坩埚和成型模具的数量相对应，例如，当对称的设置两个离心铸臂时，坩埚和成型模具的数量也可以分别设置为两个。由此，通过多个离心铸臂的设置，可以同时获得多个成型产品，提高生产效率。

在一种可能的实现方式中，所述离心铸臂的长度为0.2-1m，进一步可以为0.2-0.8m，进一步可以为0.2-0.6m。在此长度范围内的离心铸臂有助于使所产生的离心力更为适宜，避免所产生的离心力过大或过小，能过使铸件的充型过程更加理想，从而有助于提高所获得的产品的质量。

在一种可能的实现方式中，所述离心铸臂包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的一端与所述离心转轴连接，所述坩埚和成型模具设置于所述第二弯折部，所述第一弯折部和所述第二弯折部的折弯角为30-60°，进一步可以为30-45°，进一步可以为45-60°。

由此，第一弯折部和第二弯折部之间的弯折角度在此范围内，且坩埚和成型模具安装于第二弯折部，可以使离心铸造过程中金属熔融液体浇注方向与离心转轴的角度在此范围内，从而调整了浇注角度，有助于改善浇注效果，提升所获得的产品的性能。

在一种可能的实现方式中，所述第一弯折部和所述第二弯折部的折弯角为45°。

通过将离心铸臂进行弯折设置，可以调整浇注角度，可以使离心铸造过程中金属熔融液体浇注方向与离心转轴呈30-60°，例如可以呈45°。经过大量的实验发现，当调整浇注角度为45°时，非晶合金结构件可以获得更好的表面质量和成型精度。

在一种可能的实现方式中，所述离心机构还包括离心铸造机，所述离心转轴的一端与所述离心铸造机连接，通过所述离心铸造机能够驱动所述离心转轴进行转动。

该离心铸造机可以采用本领域常用的离心铸造设备，在此不再详细描述。示例性的，离心铸造机可以包括电机，利用电机驱动离心转轴进行转动，还可以使离心铸臂连同成型模具同步转动。实际操作中，可以通过控制电机的输出功率、电机主轴转速等的任意几项参数来控制成型模具高速旋转时产生的离心作用力，进而调控熔体获得熔体凝固的充型能力和补缩能力，改善产品的良率。

上述离心转轴可以沿竖直方向设置，离心铸臂可以沿水平方向设置。离心转轴和离心铸臂可以至少部分地设为空心的离心转轴和至少部分地设为空心的离心铸臂，其空心管道可以为惰性气体从高压惰性气体仓冲入坩埚的通道。也就是说，离心转轴的内部至少部分的设置有供惰性气体流通的惰性气体通道，离心铸臂的内部至少部分的设置有供惰性气体流通的惰性气体通道，且离心转轴的惰性气体通道的一端与惰性气体仓连通，另一端与离心铸臂的惰性气体通道的一端连通，离心铸臂的惰性气体通道的另一端与坩埚内部连通，从而使得从高压惰性气体仓释放的高压惰性气体经由离心转轴的惰性气体通道和离心铸臂的惰性气体通道冲入坩埚。可以理解，上述离心转轴的中下部，也就是位于离心铸臂下方的离心转轴可以设为实心的离心转轴。上述离心铸臂位于坩埚和离心转轴之间的部分可以设为空心结构，其余部分可以依据实际情况而设定。

在一种可能的实现方式中，所述惰性气体机构包括惰性气体仓和惰性气体管；

所述惰性气体仓设置于所述离心转轴的顶端，所述惰性气体仓与所述离心转轴的惰性气体通道连通，通过所述惰性气体管向所述惰性气体仓内输入惰性气体。

该惰性气体机构还可以包括用于供给惰性气体的惰性气体供给装置，惰性气体供给装置通过惰性气体管与惰性气体仓连通，向惰性气体仓供给惰性气体。本申请对于惰性气体供给装置不作限定，可以由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，在此不再赘述。

可选的，惰性气体机构还可以包括至少一个阀门，例如，可以在惰性气体管上设置充气阀，开启充气阀，可以通过惰性气体供给装置向惰性气体仓内充惰性气体至一定压力。例如，可以在惰性气体仓的底部设置出气阀，开启出气阀，可以使高压惰性气体自惰性气体仓释放至离心转轴和离心铸臂的惰性气体通道并冲入坩埚。

在一种可能的实现方式中，所述惰性气体机构还包括单向阀，如单向止气阀；

所述成型模具具有出气端，所述单向阀设置于所述成型模具的出气端，用于使惰性气体通过所述单向阀从所述成型模具中流出。

浇注前，可以先通过惰性气体管向高压惰性气体仓充惰性气体，浇注时，释放高压惰性气体仓中的惰性气体推动熔体进入成型模具，惰性气体通过单向止气阀流出。由此，通过该单向止气阀的设置可以用于调节压力参数，还可以保证惰性气体环境。

为了更好实现对冷速和充型能力这对矛盾值的调控，除了高压惰性气体仓的压力和离心的转速这两个成型参数外，在成型模具的尾部(出气端)增加单向止气阀，该止气阀达到一定压力才开启，通过调节该压力参数，可以调节成型模具前后压力差来调节熔体注入铜模的速度。此外，该单向止气阀还可以防止空气从成型模具尾部进入，保证高惰性气体环境。

在一种可能的实现方式中，所述熔炼成型机构还包括浇口套，所述浇口套的一端与所述坩埚连接，所述浇口套的另一端与所述成型模具连接。

在一种可能的实现方式中，所述成型模具为紫铜模具。

在一种可能的实现方式中，所述坩埚的顶端设有密封盖，所述坩埚的一侧端与所述离心铸臂密封连接，且所述坩埚的内腔与所述离心铸臂的惰性气体通道连通；

所述坩埚的另一侧端与所述浇口套的一端密封连接，所述浇口套的另一端与所述成型模具密封连接，且所述坩埚的内腔与所述成型模具连通。

上述坩埚可以为密闭坩埚，且坩埚的内部与离心铸臂的惰性气体通道连通，坩埚的内部还通过浇口套与成型模具的内腔连通。密闭坩埚可以理解为，坩埚的顶端可以具有密封盖，坩埚与其余部件的连接方式为密封连接，如坩埚的一侧端与离心铸臂之间的连接为密封连接，坩埚的另一侧端与浇口套之间的连接为密封连接，且浇口套与成型模具之间的连接也为密封连接。也就是说，比如坩埚的一侧端与离心铸臂密封连接时，坩埚的该侧端处设有开口，该开口处的侧壁与离心铸臂之间的连接方式为密封连接，此时，离心铸臂的惰性气体通道通过该开口与坩埚的内腔是连通的。对于具体的各部件之间具体的密封连接方式不作限定，可由本领域技术人员根据实际情况选择设置。

该非晶合金构件的制备装置中，坩埚和离心铸臂之间，坩埚与成型模具之间均为完全密封设计，一方面保证整个熔炼及成型过程为氩气气氛，另一方面可以使熔体在压差作用下快速注入模具，获得更快的冷速，而这两方面均为非晶形成的重要条件。

在一种可能的实现方式中，所述坩埚的材质为氧化铝和/或氧化钇。采用氧化铝和/或氧化钇作为坩埚的材质，不仅化学稳定性好，耐高温，不易与化学活泼性元素反应，而且可以对熔体起到一定的净化作用。

在一种可能的实现方式中，所述坩埚为带有感应线圈的坩埚，易于原材料的加热。

在一种可能的实现方式中，所述坩埚内设置有吸氧剂熔炼仓。优选地，所述吸氧剂熔炼仓包括钛合金熔炼仓。在坩埚内部设置钛合金熔炼仓，用于熔炼过程中吸附坩埚中的氧气，可以有效降低氧含量，而且可以重复循环利用，降低成本。

在一种可能的实现方式中，所述冷却机构包括冷却介质室和冷却介质管；

所述冷却介质室环绕设置于所述惰性气体机构的外侧，所述冷却介质管的一端与所述冷却介质室连接，所述冷却介质管的另一端为自由端，所述自由端的位置与所述成型模具的位置相适应，以使离心作用甩出的冷却介质通过所述冷却介质管的自由端喷洒到所述成型模具上进行冷却。

该制备装置中，为了进一步提高冷却速度，采用利用离心力将冷却液甩到成型模具的方式，一方面解决了离心铸造中冷却困难的问题，另一方面该方法巧妙的利用离心力，降低了成本。

在一种可能的实现方式中，所述冷却机构还包括隔热件，所述隔热件设置于所述坩埚与所述成型模具之间，可用于防止熔体的热量传递到成型模具上降低冷却效果。

根据本申请的第二方面，提供一种非晶合金构件的制备方法，包括以下步骤：

提供非晶合金构件的原材料；

将所述非晶合金构件原材料在如上所述的非晶合金构件的制备装置中进行加工成型。

该制备方法利用离心铸臂连同成型模具一起高速旋转的离心作用和高压惰性气体释放高速流动氩气的压力作用，将熔体迅速注入成型模具中成型为非晶合金构件。该方法可以在惰性气氛如氩气环境下进行，取消了传统的真空环境，降低了生产成本；而且还在离心的作用和高压惰性气体的压力作用的协同配合下，可获得远大于常规方法的充型能力和补缩能力，有助于提高铸件的表面质量，提高产品的良率。

在一种可能的实现方式中，非晶合金包括铜基非晶合金、锆基非晶合金或铜锆基非晶合金中的至少一种。

优选地，非晶合金为铜基非晶合金，能降低非晶的形成对氧气的敏感性。

在一种可能的实现方式中，非晶合金为铜基非晶合金，铜基非晶合金中，铜的重量百分含量为45-70％，进一步可以为50-65％，进一步可以为50-60％，进一步可以为55-60％。在此范围内的Cu的含量可以降低非晶形成对氧气的敏感性，而且可以满足构件的性能要求。

在一种可能的实现方式中，所采用的惰性气体为氦气、氩气、氖气或氙气中的至少一种。

优选地，惰性气体为氩气，具有来源广，成本低，稳定性和安全性好的特点。

在一种可能的实现方式中，所述方法的操作条件包括：

离心转轴的转速为100-600转/分钟；

惰性气体仓内惰性气体的压力范围为10-200MPa。

根据本申请的第三方面，提供一种非晶合金构件，所述非晶合金构件由如上所述的非晶合金构件的制备方法制备而成。

在一种可能的实现方式中，所述非晶合金构件包括卡托、指纹按键支架或摄像头装饰件中的一种。

根据本申请的第四方面，提供一种电子设备，包括如上所述的非晶合金构件。

所述电子设备包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、穿戴式设备、显示屏设备、信息显示设备或智能家庭终端等。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请利用离心铸臂连同成型模具一起高速旋转的离心作用和惰性气体机构释放的高速流动惰性气体的压力作用，将熔体迅速注入成型模具中成型为非晶合金构件，本申请的制备装置和方法可以在惰性气氛环境下进行，取消了传统的真空环境，降低了生产成本；而且还在离心力的作用和惰性气体的压力作用的协同配合下，可获得远大于常规方法的充型能力和补缩能力，有助于提高铸件的表面质量和性能，提高产品的良率。

因此，该非晶合金构件的制备装置和方法解决了现有的非晶合金构件制备过程中存在的高成本和低良率的问题。

附图说明

图1为本申请示例性的一种实施方式提供的非晶合金构件的制备装置结构示意图；

图2为本申请示例性的一种实施方式提供的非晶合金构件的制备装置剖面示意图；

图3为本申请示例性的另一种实施方式提供的非晶合金构件的制备装置结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-成型模具；2-浇口套；3-坩埚；4-离心铸臂；5-离心转轴；6-冷却介质管；7-冷却介质室；8-惰性气体仓；9-惰性气体管；10-单向止气阀；11-隔热件；12-惰性气体通道；

301-感应线圈；302-钛合金熔炼仓；

401-第一弯折部；402-第二弯折部。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

本领域技术人员理解，如背景技术所言，非晶合金具有高强度、高硬度、近终成型等特性，可广泛应用于智能穿戴设备、手机、平板电脑、笔记本电脑等电子设备领域。以手机为例，目前手机成为人们生活的必需品，而轻薄化已成为手机发展的趋势，但是目前的手机中的卡托存在强度不足的问题，大大限制了手机轻薄化的发展。此外，受限于架构的特征和整机的厚度，卡托过于靠近角落，可靠性测试中易发生变形。因此，寻求一种超薄高强的材料，成为卡托发展的重要方向。将非晶材料应用于卡托，可以完美解决其强度不足，容易变形的难题。

然而传统的非晶合金的成型设备和方法主要存在高成本和低良率的问题。首先关于制备过程的高成本问题，杂质元素如O、N、H、C等可作为凝固过程中异质形核的核心，引起构件内部的晶化，使构件的性能大幅度下降，因此块体非晶对于原材料的纯度有着很高的要求，其价格非常昂贵，这是目前制约块体非晶广泛应用的一个瓶颈问题。同时，现有的非晶在生产过程中需要很高的真空度，这进一步增加了块体非晶构件的制造成本。其次关于制备过程的低良率问题，对于现有的一些注射模具成型，在生产过程中容易产生流痕、断裂、充型能力不足等缺陷，导致产品良率较低；对于现有的另一些成型工艺，和传统铝镁合金相比，块体非晶材料熔点高，硬度大，室温和高温条件下变形能力差，变形抗力大，难以冷加工后处理，也造成非晶结构件制备过程中良率较低，进一步提高其综合制造成本的问题。

因此，为了克服现有技术的不完善，本申请实施例的技术方案提供一种非晶合金构件的制备装置和制备方法，以期能够降低制备成本和提高产品的良率。

第一方面，请参考附图1和图2所示，本申请实施例提供了一种非晶合金构件的制备装置，包括离心机构、熔炼成型机构、惰性气体机构和冷却机构；其中，离心机构可以包括离心转轴5和与离心转轴5相连的离心铸臂4，熔炼成型机构可以包括坩埚3和成型模具1，坩埚3和成型模具1可以安装于离心铸臂4上，惰性气体机构可以包括用于储存惰性气体的惰性气体仓8，冷却机构可以包括用于储存冷却介质的冷却介质室7和与该冷却介质室相连的冷却介质管6。

具体地，离心机构中，离心转轴5可以为竖直离心转轴，可以通过驱动机构(未图示)来驱动竖直离心转轴5进行转动，离心转轴5的底端可以与驱动机构连接，离心转轴5的顶端可以与惰性气体仓8连接，离心转轴5的中上部可以与离心铸臂4连接；离心转轴5和离心铸臂4的部分内部均可以设置有供惰性气体流通的惰性气体通道12，离心转轴5的惰性气体通道12的一端与惰性气体仓8连通，另一端与离心铸臂4的惰性气体通道12连通，从而自惰性气体仓8内释放的惰性气体可以依次经由离心转轴5的惰性气体通道12和离心铸臂4的惰性气体通道12进入至熔炼成型机构内。

熔炼成型机构中，坩埚3和成型模具1安装于离心铸臂4上，可以使坩埚3和成型模具1随着离心铸臂4与离心转轴5同步转动，成型模具1可以安装于离心铸4臂远离离心转轴5的一端，坩埚3的一侧端可以与成型模具1连通，且坩埚3的另一侧端可以与离心铸臂4的惰性气体通道12连通，从而可以使得自惰性气体仓8内释放的惰性气体可以依次经由离心转轴5的惰性气体通道12和离心铸臂4的惰性气体通道12进入至坩埚3。

冷却机构中，冷却介质室7主要用于储存或盛放冷却介质，冷却介质室7可以为槽式结构，即冷却介质室7可以为冷却介质槽，冷却介质槽可以环绕设置于惰性气体仓8的外部，惰性气体仓8的外壁和冷却介质槽的内壁之间可以形成容置空间，该容置空间即可以用于储存或盛放冷却介质；冷却介质管6的一端可以与冷却介质室7连接，另一端可以为自由端，且该冷却介质管6的自由端的位置与成型模具1的位置相适应，以使得自冷却介质室7流出的冷却介质经过冷却介质管6的自由端喷洒到成型模具1上对模具进行冷却。

由此可知，通过上述离心机构、熔炼成型机构、惰性气体机构和冷却机构的配合设置，在驱动机构带动离心转轴进行转动的情况下，可以带动离心铸臂连同成型模具进行转动，也可以带动惰性气体仓、冷却介质室和冷却介质管进行转动，并且，在浇注时，惰性气体仓可以释放高速流动的惰性气体，高速流动的惰性气体可以推动坩埚内的熔体迅速注入成型模具中，也就是在离心力和压力的共同作用下，熔体可以快速浇注至成型模具；此外，离心作用甩出的冷却介质通过冷却介质管喷洒到成型模具上加速冷却。

该非晶合金构件的制备装置，利用离心铸臂连同成型模具一起高速旋转的离心作用和高压惰性气体仓释放高速流动气体的压力作用，将熔体迅速注入成型模具中，最终得到非晶合金产品，例如非晶卡托。该制备装置将高压惰性气体的压力作用与离心浇铸技术结合起来，实现铸件的成型，与传统的非晶合金成型设备相比，一方面提高了金属熔体充型能力和补缩能力，提高了铸件的表面质量，产品的性能更好，结构更加致密，提高了产品的良率，另一方面巧妙的利用离心力和压差实现快速冷却，确保产品为非晶合金，不仅解决了离心铸造中冷却困难的问题，而且巧妙的利用了离心力，降低了成本。同时，该制备装置，取消了传统的真空环境，无需用到真空设备，可以明显的降低设备成本和提高效率。该制备装置构架组成简单，易于操作，能够有效提高金属熔体的充型能力和补缩能力，获得的非晶合金构件的性能优异，产品的良率高，成本低，更利于非晶合金的广泛应用。

[关于离心机构]

在一些实施方式中，离心转轴5的底端与驱动机构连接，可以通过驱动机构来驱动离心转轴5进行转动，该驱动机构可以为离心铸造机(未图示)，离心铸造机可以采用本领域常用的离心铸造设备。

可以理解，本申请实施例对于离心铸造机的具体结构或组成不作特殊限制，可以采用本领域常用的离心铸造设备，在此不再详细描述。

示例性的，离心铸造机可以包括电机，利用电机驱动离心转轴进行转动，还可以使离心铸臂连同成型模具同步转动。实际操作中，可以通过控制电机的输出功率、电机主轴转速等的任意几项参数来控制成型模具高速旋转时产生的离心作用力，进而调控熔体获得熔体凝固的充型能力和补缩能力，改善产品的良率。

如图2所示，在一些实施方式中，离心转轴5可以沿竖直方向设置，离心铸臂4可以沿水平方向设置。离心转轴5和离心铸臂4可以至少部分地设为空心的离心转轴和至少部分地设为空心的离心铸臂，其空心管道可以为惰性气体从高压惰性气体仓冲入坩埚的通道。也就是说，离心转轴5的内部至少部分的设置有供惰性气体流通的惰性气体通道12，离心铸臂4的内部至少部分的设置有供惰性气体流通的惰性气体通道12，且离心转轴5的惰性气体通道12的一端与惰性气体仓8连通，另一端与离心铸臂4的惰性气体通道12的一端连通，离心铸臂4的惰性气体通道12的另一端与坩埚3内部连通，从而使得从高压惰性气体仓8释放的高压惰性气体经由离心转轴5的惰性气体通道12和离心铸臂4的惰性气体通道14冲入坩埚3。可以理解，上述离心转轴的中下部，也就是位于离心铸臂下方的离心转轴可以设为实心的离心转轴。上述离心铸臂位于坩埚和离心转轴之间的部分可以设为空心结构，其余部分可以依据实际情况而设定。

需要说明的是，本申请实施例中，对于上述离心铸臂和离心转轴、离心铸臂分别与坩埚和成型模具的具体连接方式不作限定，可以采用本领域常规的连接方式。例如，离心铸臂和离心转轴可以焊接连接，结构稳定，牢固可靠。

在一些实施方式中，离心铸臂4的数量可以为多个，例如可以为2-10个，可以为2-8个，可以为2-6个，可以为2-4个；示例性的，离心铸臂的数量可以为2个，可以为3个，可以为4个，或者可以为更多个。不同的离心铸臂可以沿着离心转轴的外侧壁呈一定角度的间隔布置。每个离心铸臂上可以均设置有坩埚和成型模具。离心铸臂的具体数量可以依据实际的工艺需求而选择设置。

可以理解，离心铸臂4的数量与坩埚3和成型模具1的数量相对应，例如，当对称的设置两个离心铸臂时，坩埚和成型模具的数量也可以分别设置为两个。由此，通过多个离心铸臂的设置，可以同时获得多个成型产品，提高生产效率。

在一些实施方式中，离心铸臂4的长度可以为0.2-1m，可以为0.2-8m，示例性的，离心铸臂的长度可以为0.2m、0.4m、0.5m、0.6m、0.8m、1m等。由此，在此长度范围内的离心铸臂有助于使所产生的离心力更为适宜，避免所产生的离心力过大或过小，能过使铸件的充型过程更加理想，从而有助于提高所获得的产品的质量。

如图3所示，在一些实施方式中，离心铸臂4可以弯折设置，离心铸臂4主体呈弯折形状，包括相互连接的第一弯折部401和第二弯折部402，其中，第一弯折部401的一端可以与离心转轴5连接，第二弯折部402上可以设置有坩埚3和成型模具1，第一弯折部401和第二弯折部402的折弯角可以为30-60°，进一步可以为30-45°，进一步可以为45-60°。示例性的，第一弯折部401和第二弯折部402的弯折角度可以为30°，可以为45°，可以为60°等。由此，第一弯折部和第二弯折部之间的弯折角度在此范围内，且坩埚和成型模具安装于第二弯折部，可以使离心铸造过程中金属熔融液体浇注方向与离心转轴的角度在此范围内，从而调整了浇注角度，有助于改善浇注效果，提升所获得的产品的性能。

通过将离心铸臂进行弯折设置，可以调整浇注角度，可以使离心铸造过程中金属熔融液体浇注方向与离心转轴呈30-60°，例如可以呈45°。经过大量的实验发现，当调整浇注角度为45°时，非晶合金结构件可以获得更好的表面质量和成型精度。

[关于惰性气体机构]

如图1所示，在一些实施方式中，惰性气体机构可以为高压惰性气体机构，包括惰性气体仓8和惰性气体管9，还可以包括用于供给惰性气体的惰性气体供给装置(未图示)，惰性气体供给装置通过惰性气体管9与惰性气体仓8连通，向惰性气体仓8供给惰性气体。本申请对于惰性气体供给装置不作限定，可以由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置，在此不再赘述。

上述惰性气体管9可以设置于惰性气体仓8的顶端，惰性气体管9与惰性气体仓8的内部连通；惰性气体仓8可以设置于离心转轴5的顶端，惰性气体仓8的底部与离心转轴5的惰性气体通道12连通。

可选的，惰性气体机构还可以包括至少一个阀门，例如，可以在惰性气体管上设置充气阀，开启充气阀，可以通过惰性气体供给装置向惰性气体仓内充惰性气体至一定压力。例如，可以在惰性气体仓的底部设置出气阀，开启出气阀，可以使高压惰性气体自惰性气体仓释放至离心转轴和离心铸臂的惰性气体通道并冲入坩埚。

如图1所示，在一些实施方式中，惰性气体机构还包括单向阀，例如单向止气阀10，单向止气阀10设置于成型模具1的出气端。浇注前，可以先通过惰性气体管向高压惰性气体仓充惰性气体，浇注时，释放高压惰性气体仓中的惰性气体推动熔体进入成型模具，惰性气体通过单向止气阀流出。由此，通过该单向止气阀的设置可以用于调节压力参数，还可以保证惰性气体环境。

可以理解，成型模具1的一侧端可以具有出气端，例如在成型模具1远离坩埚3的一侧端设置出气端，在该出气端处设置出气管，在该出气管上设置单向止气阀10。需要说明的是，该单向止气阀可以为各种单向阀，对于单向止气阀的具体结构或类型不作限定，本申请实施例示意性示出的单向止气阀的结构并不构成对单向止气阀的具体限定。该单向止气阀可以允许惰性气体从成型模具中流出，但是不允许外界气体从该出气端处进入至成型模具中。

在成型模具的尾部出气管道上设置压力可控的单向止气阀，单向止气阀可保证密闭容腔为惰性气体气氛如氩气气氛，并且可以通过改变阀门的开启压力大小来控制熔体流入成型模具的速度。

本申请实施例中，为了更好实现对冷速和充型能力这对矛盾值的调控，除了高压惰性气体仓的压力和离心的转速这两个成型参数外，在成型模具的尾部(出气端)增加单向止气阀，该止气阀达到一定压力才开启，通过调节该压力参数，可以调节成型模具前后压力差来调节熔体注入铜模的速度。此外，该单向止气阀还可以防止空气从成型模具尾部进入，保证高惰性气体环境。

在一些实施方式中，惰性气体为元素周期表中第零族元素，可以为氦(He)气,可以为氖(Ne)气，可以为氩(Ar)气，可以为氪(Kr)气，可以为氙(Xe)气。优选情况下，惰性气体可以为氩气，来源广，成本低，稳定性和安全性好。

为了方便描述，下面的本申请实施例主要以氩气作为惰性气体为例对所述制备装置和方法做具体阐述。然而，本领域技术人员将理解，本申请的原理可以在任何适当惰性气体中实现。

[关于熔炼成型机构]

如图1所示，在一些实施方式中，熔炼成型机构包括成型模具1和坩埚3，还可以包括浇口套2，浇口套2设置于成型模具1和坩埚3之间，也就是说，浇口套2的一端与坩埚连接，浇口套2的另一端与成型模具1连接，在坩埚3内熔融得到的熔体可以经由浇口套2进入成型模具1中。

可以理解，浇口套是让熔融的材料从坩埚注入到模具内部的流道组成部分，用于连接成型模具与坩埚的金属配件。对于浇口套的具体结构或型号不作限定，可以由本领域技术人员根据坩埚和成型模具的结构而选择设置，在此不再详细描述。

在一些实施方式中，成型模具的材质可以是多种多样的，例如成型模具可以采用紫铜模具，可以简称为铜模，这样，通用性强，使用性能优异。

应理解，成型模具的具体结构形状可以是多种多样的。通过改变成型模具的具体型腔形状结构，可以获得不同类型的非晶合金产品。也就是说，模具的型腔的形状与非晶合金铸件的形状相匹配。例如，需要获得手机的非晶合金卡托产品时，需要提供与卡托的形状相匹配的型腔形状的型腔模具。例如，需要获得非晶合金指纹按键支架产品时，需要提供与指纹按键支架的形状相匹配的型腔形状的型腔模具。

可以理解的是，本申请实施例示意的成型模具的材质和结构并不构成对成型模具的具体限定。

在一些实施方式中，坩埚3可以为密闭坩埚，且坩埚3的内部与离心铸臂4的惰性气体通道12连通，坩埚3的内部还通过浇口套2与成型模具1的内腔连通。密闭坩埚可以理解为，坩埚的顶端可以具有密封盖，坩埚与其余部件的连接方式为密封连接，如坩埚的一侧端与离心铸臂之间的连接为密封连接，坩埚的另一侧端与浇口套之间的连接为密封连接，且浇口套与成型模具之间的连接也为密封连接。也就是说，比如坩埚的一侧端与离心铸臂密封连接时，坩埚的该侧端处设有开口，该开口处的侧壁与离心铸臂之间的连接方式为密封连接，此时，离心铸臂的惰性气体通道通过该开口与坩埚的内腔是连通的。

该非晶合金构件的制备装置中，坩埚和离心铸臂之间，坩埚与成型模具之间均为完全密封设计，一方面保证整个熔炼及成型过程为氩气气氛，另一方面可以使熔体在压差作用下快速注入模具，获得更快的冷速，而这两方面均为非晶形成的重要条件。

对于坩埚内的非晶合金原料所采用的加热方式可以采用本领域中常用的各种常规的加热方式，只要将非晶合金远离充分熔融即可。例如可以采用电阻加热、感应加热等，优选感应加热方式。

如图2所示，在一些实施方式中，坩埚3可以为带有感应线圈的密闭坩埚，感应线圈301可以套设于坩埚3的外侧，或者，感应线圈301也可以设置于坩埚3的内部。通过感应线圈快速加热熔化母合金后立即浇注成型。需要说明的是，本申请实施例中，对于感应线圈的具体加热方式、具体结构、与坩埚的相对位置关系等不作限制，其可以采用本领域技术人员公知的形式，在此不再赘述。

可选的，在坩埚外可以设置可自由升降的感应线圈。即采用感应加热的方式，加热体采用可升降的感应线圈，更利于非晶合金的制备，灵活性好，方便操作。

在一些实施方式中，坩埚3的材质可以为氧化铝和/或氧化钇，例如，可以采用氧化铝坩埚，可以采用氧化钇坩埚，也可以采用氧化铝和氧化钇坩埚。或者，也可以在坩埚的内表面形成氧化铝和/或氧化钇涂层，例如，可以在坩埚的内表面形成氧化铝涂层，可以在坩埚的内表面形成氧化钇涂层，可以在坩埚的内表面形成氧化铝和氧化钇涂层。

采用氧化铝和/或氧化钇作为坩埚的材质，不仅化学稳定性好，耐高温，不易与化学活泼性元素反应，而且可以对熔体起到一定的净化作用，减少熔体的氧化和坩埚材料的污染。

可选的，可以在坩埚内表面形成一层保护涂层，该保护涂层对所冶炼的非晶合金的成分影响不大，既不会影响非晶合金的冶炼，又可以延长坩埚的使用寿命。

如图2所示，在一些实施方式中，坩埚3的内部可以设置吸氧剂熔炼仓，用于熔炼过程中吸附坩埚中的氧气，可以有效降低氧含量，使得非晶合金在制备过程中减小了氧含量对非晶合金诱发非均质形核从而影响非晶合金形成能力，从而可以提高非晶合金成形能力和力学性能。该吸氧剂熔炼仓设置于坩埚内部，为内部设有吸氧剂的熔炼仓，其不会对非晶合金原料的熔融产生干扰，又可以吸附氧气。

具体地，该吸氧剂熔炼仓可以为钛合金熔炼仓302，也就是该吸氧剂可以为钛合金。这样，在非晶合金原料熔融过程中，钛合金也可以进行熔炼，并在熔炼过程中可以吸附坩埚中的氧气，而当非晶合金成型后，钛合金又可以凝固以用于下一次的熔炼、吸氧。从而采用钛合金作为吸氧剂，不仅吸氧效果好，效率高，而且可以重复循环利用，降低成本。

在一些实施方式中，该制备装置可以适用于多种非晶合金的成型，例如非晶合金可以为锆(Zr)基非晶合金、铜(Cu)基非晶合金、铜锆基非晶合金等。优选情况下，非晶合金为铜基非晶合金。也就是，所采用的非晶合金原料主要以Cu为主，这样，可以降低了非晶合金的形成对氧气的敏感性。

由此可知，该非晶合金构件制备中，所采用的原材料中，利用Cu大量代替了Zr，可以降低非晶合金的形成对氧气的敏感性，同时，密闭坩埚内置钛合金熔炼仓，可以在熔炼过程中吸附坩埚中的氧气，并且，采用氧化铝和/或氧化钇坩埚可以对熔体起到净化作用，使得在惰性气氛如氩气环境下即可制得性能优异的非晶合金，以氩气环境取代真空环境，可以明显降低成本和提高效率。

[关于冷却机构]

如图1所示，在一些实施方式中，冷却机构包括冷却介质室7和冷却介质管6，还可以包括隔热件11，该隔热件11设置于坩埚3和成型模具1之间，可用于防止熔体的热量传递到成型模具上降低冷却效果。

具体地，隔热件11可以为隔热棉，也可以为其他能够起到隔热效果的隔热件。应理解，本申请实施例中对于隔热件的具体结构和材质不作限定。示例性的，当隔热件为隔热棉时，可以将隔热棉套设于浇口套的外部，由此，可以达到防止熔体的热量传递到成型模具上降低冷却效果的目的，并且成本低，安装使用方便。

上述冷却介质室可以为冷却介质槽，冷却介质槽可以环绕设置于惰性气体仓的外部，惰性气体仓的外壁和冷却介质槽的内壁之间可以形成容置空间，该容置空间即可以用于储存或盛放冷却介质。由此，结构设计合理，设计巧妙，可以节省空间，而且可以借助离心力作用加速冷却。

上述冷却介质管的一端可以与冷却介质室连接，另一端可以为自由端，该自由端即为喷洒端，且该自由端的位置与成型模具的位置相适应，以使离心作用甩出的冷却介质(冷却液)通过冷却介质管喷洒到成型模具上加速冷却。实际操作中，通过调整离心转轴的转速，冷却介质管的角度，可以使冷却介质刚好经冷却介质管的自由端喷洒到成型模具上对模具进行加速冷却。从而，利用离心作用，在较快的冷却速度下可以使得非晶合金构件组织细化、偏析减少，可以生成亚稳相，提升构件的性能。

由此可知，该非晶合金构件制备中，可以达到低成本的离心冷却效果。进一步讲，为了进一步提高冷却速度，采用利用离心力将冷却液甩到成型模具的方式，一方面解决了离心铸造中冷却困难的问题，另一方面该方法巧妙的利用离心力，降低了成本。该制备装置冷速快，充型能力强，成本低，适于制备各种非晶合金薄壁件。

可以理解的是，本申请实施例示意的冷却介质室7和冷却介质管6结构并不构成对冷却介质室和冷却介质管的具体限定。

在一些实施方式中，冷却介质可以为液氨，也可以为冰水，或者也可以为其他本领域熟知的冷却介质。

第二方面，本申请实施例提供了一种非晶合金构件的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、提供非晶合金构件原材料；

S2、将所述非晶合金构件原材料在根据本发明第一方面所述的非晶合金构件的制备装置中进行加工成型。

该制备方法利用离心铸臂连同成型模具一起高速旋转的离心作用和高压惰性气体释放高速流动氩气的压力作用，将熔体迅速注入成型模具中成型为非晶合金构件。该方法可以在惰性气氛如氩气环境下进行，取消了传统的真空环境，降低了生产成本；而且还在离心的作用和高压惰性气体的压力作用的协同配合下，可获得远大于常规方法的充型能力和补缩能力，有助于提高铸件的表面质量，提高产品的良率。

为了方便描述，本申请实施例主要以非晶卡托为上述非晶合金构件为例对所述制备方法做具体阐述。然而，本领域技术人员将理解，本申请的方法原理可以用于制备任何适当的非晶合金构件。此外，为了清楚和简洁，可以省略对公知操作方式、具体操作条件和结构的描述。

在一些实施方式中，该制备方法可以适用于多种非晶合金的成型，例如非晶合金可以为锆基非晶合金、铜基非晶合金、铜锆基非晶合金等。优选情况下，非晶合金为铜基非晶合金。也就是，所采用的非晶合金原料主要以Cu为主，这样，可以降低了非晶合金的形成对氧气的敏感性。

具体地，该制备方法所采用的非晶原材料可以以Cu为主，其中，Cu的重量百分含量可以为45-70％，进一步可以为50-65％，进一步可以为50-60％，进一步可以为55-60％。示例性的，Cu的重量百分含量可以为45％、50％、52％、55％、58％、60％、65％、70％等。在此范围内的Cu的含量可以降低非晶形成对氧气的敏感性，而且可以满足构件的性能要求。

该制备方法所采用的非晶原材料中，包括Cu，还可以包括Zr、Al(铝)等其他金属材料，对于其它金属材料的具体类型以及含量，本申请不作限定，可以由本领域技术人员根据工艺需求、产品性能要求等进行选择设置，在此不再赘述。

非晶合金原材料的熔炼方式，可以采用本领域中各种常规的熔炼方法，如借助电弧熔炼或电磁线圈感应加热等。优选情况下，非晶合金原材料的熔炼可以采用带有感应线圈的氧化铝/氧化钇坩埚，结构简单，方便操作，有助于提高非晶合金构件的表面质量。

在一些实施方式中，该制备方法的具体操作条件包括：

离心转轴的转速为100-600转/分钟，进一步可以为200-500转/分钟，进一步可以为300-400转/分钟；示例性的，例如可以为100转/分钟、200转/分钟、250转/分钟、300转/分钟、350转/分钟、400转/分钟、500转/分钟、600转/分钟等。

高压惰性气体仓惰性气体的压力范围为10-200MPa，进一步可以为30-150MPa，进一步可以为50-100MPa；示例性的，例如可以为10MPa、20MPa、30MPa、50MPa、60MPa、80MPa、100MPa、120MPa、150MPa、180MPa、200MPa等。

坩埚中熔体的温度为1000-2000℃，进一步可以为1200-1800℃，进一步可以为1300-1500℃；示例性的，例如可以为1000℃、1200℃、1300℃、1500℃、1600℃、1800℃、2000℃等。

冷却的速度为10-100K/s，进一步可以为10-50K/s；示例性的，例如可以为10K/s、30K/s、50K/s、80K/s、100K/s等；冷却的时间为10-100s，进一步可以为10-50s，进一步可以为10-15s；示例性的可以为10s、12s、15s、20s、30s、50s、100s等。

通过工艺设计，并通过调节离心转轴的转速、惰性气体的压力范围等具体制备工艺参数，可以有效的调控非晶合金的表面质量及内部组织结构，获得内部组织致密度、形状完整良好的构件，提高了构件的性能，还有助于提高生产效率，降低生产成本。

根据本发明所述的方法所获得的非晶合金构件如非晶卡托的厚度最小可达0.2mm，且可满足可靠性强度要求。

示例性的，该非晶合金构件的制备方法，在上述操作条件范围内，可以快速高效制备非晶卡托。具体地，在氩气环境下(取消传统的真空环境)，本申请提供了一种优于目前成型工艺的快速高效制备非晶卡托的方法，在氩气环境下，将Cu基非品合金原材料放入氧化铝/氧化钇坩埚内，通过感应线圈快速感应加热熔化母合金后立即浇注成型，然后利用离心铸臂连同铜模一起高速旋转的离心作用和高压惰性气体仓释放的高速流动的氩气，将熔体迅速注入铜模，由此，可制备出最小壁厚可达0.2mm且满足可靠性强度要求的非晶卡托。

本领域技术人员能够理解的是，前面针对非晶合金构件的制备装置所描述的特征和优点，同样适用该制备方法，在此不再赘述。

由此，根据本发明的实施例，该非晶合金构件的制备装置和制备方法与现有技术相比，主要具有以下优势：

(1)低成本：该装置和方法所使用的原材料中，可以以Cu为主，利用Cu大量代替了Zr，降低了非晶的形成对氧气的敏感性，且密闭坩埚内置的钛合金熔炼仓在熔炼过程中可以吸附坩埚中的氧气，以及氧化铝/氧化钇坩埚对熔体具有一定的净化作用，使该方法在惰性气体氛围如氩气环境下即可制得非晶合金，以氩气环境取代高真空环境，可以明显的降低成本和提高效率。

(2)高良率：该装置和方法利用离心铸臂连同成型模具(如铜模)一起高速旋转的离心作用和高压惰性气体仓释放的高速流动的惰性气体(如氩气)，相比于目前一些企业的注塑机和另一些企业的压铸成型非晶合金，一方面提高了金属熔体充型能力和补缩能力，提高了产品的良率，同时，该方法巧妙的利用离心力和压差实现快速冷却，确保产品为非晶合金。

(3)多参调控：为了更好实现对冷速和充型能力这对矛盾值的调控，除了高压惰性气体仓的压力和离心的转速这两个成型参数外，在成型模具的尾部增加单向止气阀，该止气阀达到一定压力才开启，通过调节该压力参数，调节成型模具前后压力差来调节熔体注入成型模具的速度。此外，该单向止气阀还可以防止空气从成型模具尾部进入，保证高氩气环境。

(4)低成本的离心冷却：为了进一步提高该方法的冷却速度，采用利用离心力将冷却液甩到成型模具的方法，一方面解决了离心铸造中冷却困难的问题，另一方面该方法巧妙的利用离心力，降低了成本。

第三方面，本申请实施例提供了一种非晶合金构件，该非晶合金构件由根据本发明前述的方法制备而成。

可以理解，通过改变成型模具的具体型腔形状结构，可以获得不同类型的非晶合金产品。也就是说，模具的型腔的形状与非晶合金铸件的形状相匹配。例如，需要获得手机的非晶合金卡托产品时，需要提供与卡托的形状相匹配的型腔形状的型腔模具。例如，需要获得非晶合金指纹按键支架产品时，需要提供与指纹按键支架的形状相匹配的型腔形状的型腔模具。

在一些实施方式中，非晶合金构件可以为卡托，可以指纹按键支架，可以为摄像头装饰件，更一般地，非晶合金构件还可以任何适当的电子设备中的零部件。

利用本发明实施例提供的方法所得到的非晶合金构件，具有表面质量高，外形尺寸完整，内部组织细密，力学性能优异，超薄高强、生产成本低等优势。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括前述的非晶合金构件。

该电子设备可以以各种形式来实施，包括但不限于手机、平板电脑、台式电脑、笔记本电脑、PDA(个人数字助理)、穿戴式设备、显示屏设备(如电视)、信息显示设备或智能家庭终端等。另外，本申请的电子设备不限于上述设备，而是可以包括新开发的电子设备。

示例性的，电子设备可以为手机，非晶合金构件可以为卡托。

应当理解的是，本发明第四方面的电子设备与前述的非晶合金构件的制备装置和方法及非晶合金构件是基于同一发明构思的，因而至少具有与上述非晶合金构件的制备装置和方法及非晶合金构件相同的优势，在此不再赘述。并且，应理解，该电子设备的核心改进点在于非晶合金构件，对于电子设备中所包含的其余部件的具体结构及连接关系等不作限定，可以参照现有技术，在此不再详细描述。

需要说明的是，上述非晶合金构件的制备装置和方法及非晶合金构件的说明中未详细描述的内容，均是本领域技术人员容易想到的常用参数或常规操作方式或常规结构，例如卡托的具体形状等，可以参照现有技术，或由本领域技术人员根据实际情况进行选择、调控，因此可以省略对其的详细说明。

为了便于理解本发明，下面结合具体实施例、对比例和附图，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种非晶合金构件的制备装置，包括离心机构、熔炼成型机构、惰性气体机构和冷却机构。

其中，离心机构包括离心铸臂4和离心转轴5，离心转轴5的底端与离心铸造机连接，利用离心铸造机驱动离心转轴5转动，离心转轴5的顶端与惰性气体仓8连接，离心铸臂4连接于离心转轴5的中上部，离心铸臂4和离心转轴5的内部均具有供惰性气体流通的惰性气体通道12，该通道为惰性气体从惰性气体仓冲入坩埚3的通道。

惰性气体机构包括高压惰性气体仓8、惰性气体管9、单向止气阀10，以及惰性气体供给装置；惰性气体仓8设置于离心转轴5的顶端，惰性气体供给装置通过惰性气体管9与惰性气体仓8连通，向惰性气体仓8供给惰性气体；单向止气阀10设置于成型模具1的出气端；浇注前，先利用惰性气体供给装置通过惰性气体管9向惰性气体仓8充惰性气体，浇注时，释放高压惰性气体仓8中的惰性气体推动熔体进入成型模具1，惰性气体通过单向止气阀10流出。

熔炼成型结构包括坩埚3、成型模具1和浇口套2，坩埚3和成型模具1均设置于离心铸臂4上，浇口套2设置于坩埚3和成型模具1之间，浇口套2的与一端坩埚3连接，浇口套2的另一端与成型模具1连接，在坩埚3内熔融得到的熔体可以经由浇口套2进入成型模具1中；成型模具1为紫铜模具；坩埚3为氧化铝和/或氧化钇坩埚，坩埚3带有感应线圈301，感应线圈301套设于坩埚的外侧，坩埚3内置有钛合金熔炼仓302，用于熔炼过程中吸附坩埚3中的氧气。

冷却系统包括冷却介质室7、冷却介质管6和隔热件11，冷却介质室7为冷却介质槽，冷却介质槽可以环绕设置于惰性气体仓8的外部，惰性气体仓8的外壁和冷却介质槽的内壁之间可以形成容置空间，该容置空间即可以用于储存或盛放冷却介质；冷却介质管6的一端与冷却介质室7连接，另一端可以为自由端，该自由端即为喷洒端，且该自由端的位置与紫铜模具的位置相适应，以使离心作用甩出的冷却介质通过冷却介质管喷洒到紫铜模具上加速冷却；隔热件11为隔热棉，套设于浇口套2的外部，用于防止熔体的热传递到紫铜模具上降低冷却效果。

实施例2

如图3所示，一种非晶合金构件的制备装置，与实施例1的区别在于离心铸臂。

本实施例中，离心铸臂4主体呈弯折形状，包括相互连接的第一弯折部401和第二弯折部402，其中，第一弯折部401的一端可以与离心转轴5连接，第二弯折部402上设置有坩埚3和成型模具1，第一弯折部401和第二弯折部402的折弯角可以为45°。

离心铸造过程中金属熔融液体浇注方向与离心转轴呈45°。经过大量的实验发现，当调整浇注角度为45°时，非晶合金结构件可以获得更好的表面质量和成型精度。

实施例3

一种非晶合金构件的制备方法，采用实施例1(或实施例2)所述的非晶合金构件的制备装置进行制备非晶薄壁件；

非晶薄壁件的原材料采用铜基非晶合金原材料，主要由如下重量份的原料组成：

Cu：55份、Zr：35份、Al：7份、Y:3份。

原料纯度均为99.9wt％。

具体包括以下步骤:

(1)装料：将母合金(原材料)放入装置的带有感应线圈的密闭坩埚中，拧好密封盖，确保坩埚完全封闭，感应线圈可以如图2所示，所用坩埚材料为氧化钇/氧化铝；

(2)装模：首先用乙醇擦试紫铜模具内腔，确保无油污、杂质，将密封浇口套置于坩埚和紫铜模具之间固定，通氩气检查装置气密性，并排出设备内空气；

(3)充氩气：通氩气10秒后关闭高压氩气仓的进气阀，高压氩气仓开始充氩气至80MPa，同时，单向止气阀自动关闭保存氩气气氛；

(4)熔融：在充氩气的同时，可以打开感应线圈加热坩埚中的原料熔融并形成熔体，所述熔体的温度为1400℃；

(5)成型：待高压氩气仓压力达到要求，坩埚内熔体达到指定温度，开启离心铸造机，转速调节至300转/分钟，离心铸臂连同坩埚开始旋转，在5秒之内达到所需转速后打开高压氩气仓出气阀，由离心力和气体压力的共同作用下，熔体快速浇注至铜模，同时在离心力的作用下，冷却液被甩出，通过冷却液管流到铜模，加速铜模冷却，待成型凝固后，关闭离心铸造机，卸模将成品取出；

(6)冷却：在步骤(5)成型过程中，冷却液在离心力的作用下从冷却液槽中甩出，通过冷却液管流到铜模，加速铜模冷却，冷却速度约为50K/s，冷却时间为12秒；冷却液为冰水或液氮；

(7)取件：将铜模从密封浇口套上取下，拆卸模具取出成品。

实施例4

一种非晶合金构件的制备方法，与实施例3的区别在于：

(1)装料：将母合金(原材料)放入装置的带有感应线圈的密闭坩埚中，拧好密封盖，确保坩埚完全封闭，感应线圈可以如图2所示，所用坩埚材料为氧化钇/氧化铝；

(2)装模：首先用乙醇擦试紫铜模具内腔，确保无油污、杂质，将密封浇口套置于坩埚和紫铜模具之间固定，通氩气检查装置气密性，并排出设备内空气；

(3)充氩气：通氩气10秒后关闭高压氩气仓的进气阀，高压氩气仓开始充氩气至50MPa，同时，单向止气阀自动关闭保存氩气气氛；

(4)熔融：在充氩气的同时，可以打开感应线圈加热坩埚中的原料熔融并形成熔体，所述熔体的温度为1300℃；

(5)成型：待高压氩气仓压力达到要求，坩埚内熔体达到指定温度，开启离心铸造机，转速调节至100转/分钟，离心铸臂连同坩埚开始旋转，在5秒之内达到所需转速后打开高压氩气仓出气阀，由离心力和气体压力的共同作用下，熔体快速浇注至铜模，同时在离心力的作用下，冷却液被甩出，通过冷却液管流到铜模，加速铜模冷却，待成型凝固后，关闭离心铸造机，卸模将成品取出；

(6)冷却：在步骤(5)成型过程中，冷却液在离心力的作用下从冷却液槽中甩出，通过冷却液管流到铜模，加速铜模冷却，冷却速度约为10K/s，冷却时间为20秒；冷却液为冰水或液氮；

(7)取件：将铜模从密封浇口套上取下，拆卸模具取出成品。

实施例5

一种非晶合金构件的制备方法，与实施例3的区别在于：

(1)装料：将母合金(原材料)放入装置的带有感应线圈的密闭坩埚中，拧好密封盖，确保坩埚完全封闭，感应线圈可以如图2所示，所用坩埚材料为氧化钇/氧化铝；

(2)装模：首先用乙醇擦试紫铜模具内腔，确保无油污、杂质，将密封浇口套置于坩埚和紫铜模具之间固定，通氩气检查装置气密性，并排出设备内空气；

(3)充氩气：通氩气10秒后关闭高压氩气仓的进气阀，高压氩气仓开始充氩气至100MPa，同时，单向止气阀自动关闭保存氩气气氛；

(4)熔融：在充氩气的同时，可以打开感应线圈加热坩埚中的原料熔融并形成熔体，所述熔体的温度为1500℃；

(5)成型：待高压氩气仓压力达到要求，坩埚内熔体达到指定温度，开启离心铸造机，转速调节至600转/分钟，离心铸臂连同坩埚开始旋转，在5秒之内达到所需转速后打开高压氩气仓出气阀，由离心力和气体压力的共同作用下，熔体快速浇注至铜模，同时在离心力的作用下，冷却液被甩出，通过冷却液管流到铜模，加速铜模冷却，待成型凝固后，关闭离心铸造机，卸模将成品取出；

(6)冷却：在步骤(5)成型过程中，冷却液在离心力的作用下从冷却液槽中甩出，通过冷却液管流到铜模，加速铜模冷却，冷却速度约为100K/s，冷却时间为10秒；冷却液为冰水或液氮；

(7)取件：将铜模从密封浇口套上取下，拆卸模具取出成品。

对比例1

一种非晶合金构件的制备方法，与实施例3的区别在于：

取消氩气环境，仅利用离心作用成型。

对比例2

一种非晶合金构件的制备方法，与实施例3的区别在于：

取消离心作用，即离心转轴和离心铸臂不旋转。

对比例3

一种非晶合金构件的制备方法，与实施例3的区别在于：

取消高压力作用，即高压氩气仓充氩气至一个大气压。

性能测试

将上述实施例和对比例所制得的非晶合金构件进行性能测试，测试方法和结果如表1所示。

表1实施例和对比例的非晶合金构件的性能测试结果

如表1数据可以看出，相对于仅利用离心作用或仅利用惰性气氛环境等进行压铸成型的方式，根据本发明提供的非晶合金构件的制备装置和方法，所得到的非晶合金构件表面基本无缺陷，提高了构件的力学性能(抗压强度和塑性)，由此，提高了非晶合金构件的质量，提高了产品的良率。此外，相比于现有的在真空环境下进行非晶合金制备的方案，本发明无需在真空条件下操作，降低了生产成本。

需要说明的是，本文中使用的术语“和/或”或者“/”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。

Claims (22)

1.一种非晶合金构件的制备装置，其特征在于，包括：

离心机构，所述离心机构包括离心转轴和离心铸臂，所述离心铸臂与所述离心转轴连接，所述离心铸臂和所述离心转轴均具有供惰性气体流通的惰性气体通道；

熔炼成型机构，所述熔炼成型机构包括坩埚和成型模具，所述坩埚和成型模具相连通，且所述坩埚和成型模具均设置于所述离心铸臂，驱动所述离心转轴转动能够带动所述离心铸臂、所述坩埚和所述成型模具同步转动；

惰性气体机构，所述惰性气体机构与所述离心转轴的惰性气体通道连通，自所述惰性气体机构释放的惰性气体能够依次经过所述离心转轴的惰性气体通道和所述离心铸臂的惰性气体通道进入至所述坩埚；

冷却机构，所述冷却机构包括冷却介质室和冷却介质管；所述冷却介质室环绕设置于所述惰性气体机构的外侧，所述冷却介质管的一端与所述冷却介质室连接，所述冷却介质管的另一端为自由端，所述自由端的位置与所述成型模具的位置相适应，以使离心作用甩出的冷却介质通过所述冷却介质管的自由端喷洒到所述成型模具上进行冷却。

2.根据权利要求1所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述离心铸臂的数量为多个，多个所述离心铸臂沿着所述离心转轴的外侧壁呈角度的间隔布置。

3.根据权利要求1或2所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述离心铸臂的长度为0.2-1m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述离心铸臂包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部的一端与所述离心转轴连接，所述坩埚和成型模具设置于所述第二弯折部，所述第一弯折部和所述第二弯折部的折弯角为30-60°。

5.根据权利要求4所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述第一弯折部和所述第二弯折部的折弯角为45°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述离心机构还包括离心铸造机，所述离心转轴的一端与所述离心铸造机连接，通过所述离心铸造机能够驱动所述离心转轴进行转动。

7.根据权利要求1-6任一项所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述惰性气体机构包括惰性气体仓和惰性气体管；所述惰性气体仓设置于所述离心转轴的顶端，所述惰性气体仓与所述离心转轴的惰性气体通道连通，通过所述惰性气体管向所述惰性气体仓内输入惰性气体。

8.根据权利要求7所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述惰性气体机构还包括单向阀；所述成型模具具有出气端，所述单向阀设置于所述成型模具的出气端，用于使惰性气体通过所述单向阀从所述成型模具中流出。

9.根据权利要求1-8任一项所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述熔炼成型机构还包括浇口套，所述浇口套的一端与所述坩埚连接，所述浇口套的另一端与所述成型模具连接。

10.根据权利要求9所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述坩埚的顶端设有密封盖，所述坩埚的一侧端与所述离心铸臂密封连接，且所述坩埚的内腔与所述离心铸臂的惰性气体通道连通；所述坩埚的另一侧端与所述浇口套的一端密封连接，所述浇口套的另一端与所述成型模具密封连接，且所述坩埚的内腔与所述成型模具连通。

11.根据权利要求1-10任一项所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述坩埚的材质为氧化铝和/或氧化钇。

12.根据权利要求1-11任一项所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述坩埚内设置有吸氧剂熔炼仓。

13.根据权利要求12所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述吸氧剂熔炼仓包括钛合金熔炼仓。

14.根据权利要求1所述的非晶合金构件的制备装置，其特征在于，所述冷却机构还包括隔热件，所述隔热件设置于所述坩埚与所述成型模具之间。

15.一种非晶合金构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供非晶合金构件的原材料；

将所述非晶合金构件原材料在根据权利要求1-14任一项所述的非晶合金构件的制备装置中进行加工成型。

16.根据权利要求15所述的非晶合金构件的制备方法，其特征在于，非晶合金包括铜基非晶合金、锆基非晶合金或铜锆基非晶合金中的至少一种。

17.根据权利要求15或16所述的非晶合金构件的制备方法，其特征在于，非晶合金为铜基非晶合金，铜基非晶合金中，铜的重量百分含量为45-70％。

18.根据权利要求15或16任一项所述的非晶合金构件的制备方法，其特征在于，所采用的惰性气体为氦气、氩气、氖气或氙气中的至少一种。

19.根据权利要求15或16任一项所述的非晶合金构件的制备方法，其特征在于，所述非晶合金构件的制备方法的操作条件包括：

离心转轴的转速为100-600转/分钟；

惰性气体仓内惰性气体的压力范围为10-200MPa。

20.一种非晶合金构件，其特征在于，所述非晶合金构件由权利要求15-19任一项所述的非晶合金构件的制备方法制备而成。

21.根据权利要求20所述的非晶合金构件，其特征在于，所述非晶合金构件包括卡托、指纹按键支架或摄像头装饰件中的一种。

22.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求20-21任一项所述的非晶合金构件。

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