本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)器械領(lǐng)域，尤其涉及一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前市面上的羽毛球拍大多采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料來(lái)制備，制備出的羽毛球拍通常具有良好的剛度、內(nèi)耗、強(qiáng)度等綜合特性。
然而，對(duì)于對(duì)羽毛球拍要求較高的運(yùn)動(dòng)員，由于臂展，發(fā)力點(diǎn)的不同，常常需要不同重心、剛度和彈性比功的球拍來(lái)進(jìn)一步提高擊球速度。
現(xiàn)有碳纖維球拍的強(qiáng)度和彈性儲(chǔ)能還不能夠滿足運(yùn)動(dòng)員的需求，現(xiàn)有技術(shù)迫切需要生產(chǎn)出一種可在設(shè)備上提升體育競(jìng)技水平的高性能球拍。
因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有碳纖維羽毛球拍桿的強(qiáng)度和彈性儲(chǔ)能還有待提升的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，包括步驟：
a、將浸有環(huán)氧樹脂的碳纖維與非晶合金絲編織成織布，靜置24-48h后待用；
b、將靜置后的織布進(jìn)行裁剪并卷曲成型后，放入羽毛球拍桿成型模具中，在120-130℃的加熱條件下固化成型，待冷卻后，取出模具內(nèi)已成型的羽毛球拍桿。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述步驟a中的非晶合金絲的成分，按原子百分比計(jì)包括：30-70%的zr、5-40%的cu、5-30%的ni、0-20%的al以及0-10%的過(guò)渡金屬元素。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述步驟a中的非晶合金絲的成分，按原子百分比計(jì)包括：40-50%的zr、8-15%的ti、5-15%的cu、2-10%的ni以及20-30%的be。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述步驟a中的非晶合金絲的成分，按原子百分比計(jì)還包括：30-50%的ti、5-35%的zr、5-30%的ni、5-45%的cu、5-35%的be、0-4%的b、0-6%的sn、0-5%的si以及0-9%的ag。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述非晶合金絲的制備過(guò)程包括：
a1、在惰性氣氛下，按原子百分比計(jì)，將相應(yīng)比例的單質(zhì)金屬混合物熔煉成母合金；
a2、采用噴射技術(shù)將融化的母合金噴射成所需直徑的液流柱，對(duì)所述液流柱進(jìn)行冷卻處理，得到非晶合金絲。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述非晶合金絲的直徑為0.01-0.1mm。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，按重量百分比計(jì)，所述織布包括1-50%的非晶合金絲。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述步驟b還包括：
b1、通過(guò)調(diào)整非晶合金絲的比例以及鋪設(shè)在成型模具中的位置，調(diào)整羽毛球拍桿的剛度及重心位置。
所述的非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法，其中，所述步驟a1中，在惰性氣氛下，采用電弧熔煉發(fā)對(duì)所述單質(zhì)金屬混合物進(jìn)行熔煉，每熔煉一次，翻轉(zhuǎn)一次，熔煉次數(shù)大于4次，得到熔煉均勻的母合金。
一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿，其中，采用上述任意一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法制備而得。
有益效果：本發(fā)明利用非晶合金材料的高強(qiáng)度、高彈性以及高剛度等優(yōu)異性能，預(yù)先制備出具有相應(yīng)性能的鋯基或鈦基非晶合金絲，將所述非晶合金絲與浸有環(huán)氧樹脂的碳纖維混合編織后形成新型復(fù)合材料，用來(lái)制作羽毛球拍桿，可提升羽毛球拍桿的強(qiáng)度和彈性儲(chǔ)能30%以上；同時(shí)本發(fā)明可通過(guò)調(diào)整織布中非晶合金絲的比例以及織布鋪設(shè)在成型模具中的位置來(lái)調(diào)節(jié)球拍的平衡點(diǎn)，增強(qiáng)擊球效果。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明提供的一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖，如圖所示，其中包括步驟：
s10、將浸有環(huán)氧樹脂的碳纖維與非晶合金絲編織成布，靜置24-48h后待用；
s20、將靜置后的織布進(jìn)行裁剪并卷曲成型后，放入羽毛球拍桿成型模具中，在120-130℃的加熱條件下固化成型，待冷卻后，取出模具內(nèi)已成型的羽毛球拍桿。
具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所采用的非晶合金絲為鋯基非晶合金、鈦基非晶合金或者同時(shí)含有鋯基和鈦基成分的非晶合金材料；較佳地，所述鋯基非晶合金絲的成分，按原子百分比計(jì)包括：30-70%的zr、5-40%的cu、5-30%的ni、0-20%的al以及0-10%的過(guò)渡金屬元素，其中，所述過(guò)渡金屬元素為nb、ta、mo、er中的一種；進(jìn)一步，所述同時(shí)含有鋯基和鈦基成分的非晶合金按質(zhì)量百分比包括：40-50%的zr、8-15%的ti、5-15%的cu、2-10%的ni以及20-30%的be；或者包括：30-50%的ti、5-35%的zr、5-30%的ni、5-45%的cu、5-35%的be、0-4%的b、0-6%的sn、0-5%的si以及0-9%的ag。
鋯基或鈦基非晶合金在強(qiáng)度和彈性儲(chǔ)能上，比目前制備羽毛球拍所用的碳纖維增強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料具有更高的性能優(yōu)勢(shì)；具體地，鋯基或鈦基非晶合金材料的抗拉強(qiáng)度超過(guò)1800mpa，彈性極限超過(guò)1600mpa，彈性形變極限為2%，斷裂前的彈性比功超過(guò)16mj/m3；
在強(qiáng)度和彈性比功方面，所述鋯基或鈦基非晶合金比目前羽毛球拍所使用的碳纖維聚合物復(fù)合材料分別提高30%和200%以上。
本發(fā)明采用強(qiáng)度、韌性等綜合性能優(yōu)異的鋯基或鈦基非晶合金絲來(lái)制備羽毛球拍桿，具體先通過(guò)非晶合金絲與浸有環(huán)氧樹脂的碳纖維混合編織后形成新型復(fù)合材料，然后通過(guò)加熱固化成型的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)緊密接觸；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在不增加比重的前提下，可大幅提高羽毛球拍桿的剛度和強(qiáng)度30%以上，特別是提高整體的彈性儲(chǔ)能30%以上，來(lái)增加擊球時(shí)的球速；并且本發(fā)明可通過(guò)調(diào)整非晶合金絲在拍桿中放入的編織位置及含量來(lái)調(diào)節(jié)球拍的平衡點(diǎn)，增強(qiáng)擊球效果。
進(jìn)一步，在所述步驟s10之前，所述碳纖維和非晶合金絲均預(yù)先浸染有環(huán)氧樹脂，碳纖維是一種碳含量很高的無(wú)機(jī)高分子纖維材料，其質(zhì)量比鋁輕，而強(qiáng)度卻高于鋼鐵，將所述碳纖維浸染環(huán)氧樹脂可形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，將其應(yīng)用于制備羽毛球拍具有質(zhì)量輕、高比強(qiáng)度、高比模量、熱膨脹系數(shù)小以及破損安全性能好等多種優(yōu)勢(shì)。
更進(jìn)一步，將均浸染有環(huán)氧樹脂的碳纖維與非晶合金絲編織成布，形成強(qiáng)度和彈性性能更佳的復(fù)合材料，靜置24-48h后待用。
具體來(lái)說(shuō)，所述非晶合金絲的制備過(guò)程如下；
s1、在惰性氣氛下，按原子百分比計(jì)，將相應(yīng)比例的單質(zhì)金屬混合物熔煉成母合金；
具體地，在惰性氣氛下，按原子百分比計(jì)將相應(yīng)比例的高純單質(zhì)金屬組成的混合物添加至真空度優(yōu)于1×10-3pa的電弧爐中，采用電弧熔煉發(fā)將所述混合物原料熔煉成母合金；較佳地，每熔煉一次，合金翻轉(zhuǎn)一次，為保證母合金成分均勻，確保熔煉次數(shù)大于4次，例如熔煉5次。
s2、采用噴射技術(shù)將融化的母合金噴射成所需直徑的液流柱，對(duì)所述液流柱進(jìn)行冷卻處理，得到非晶合金絲。
具體地，將熔煉均勻的母合金在真空度優(yōu)于1*10-3pa的真空設(shè)備中，惰性氣氛保護(hù)下，采用感應(yīng)加熱重新融化，采用噴射技術(shù)將合金熔體噴射成所需直徑的液流柱，然后采用冷卻液對(duì)所述液流柱進(jìn)行冷卻處理制得非晶合金絲，所述冷卻液采用循環(huán)的室溫水。
更進(jìn)一步，對(duì)于較粗的非晶合金絲，采用過(guò)冷液相區(qū)拉伸法獲得尺寸更細(xì)的非晶絲；例如，將直徑為0.1mm以上的非晶合金絲兩端用夾頭夾住，豎直放入真空度優(yōu)于1*10-3pa的熱處理爐中，加熱至非晶合金的過(guò)冷液相區(qū)；在牽引力作用下，非晶合金絲均勻變形，長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，直徑減小，以獲得直徑0.01mm-0.1mm的非晶合金絲。
更進(jìn)一步，在所述步驟s20中，首先對(duì)靜置后的織布裁剪成相應(yīng)形狀，然后按照羽毛球拍桿制作工藝進(jìn)行卷曲成型，卷曲后放入羽毛球拍桿成型模具內(nèi)，制成初胚；之后將所述模具加熱至120-130℃，使模具內(nèi)的碳纖維樹脂連同非晶合金絲一起固化成型，冷卻后，即得到非晶合金絲改性的羽毛球拍桿；
進(jìn)一步，在本發(fā)明中，按重量百分比計(jì)，所述織布包括1-50%的非晶合金絲，通過(guò)調(diào)整織布中非晶合金絲的比例以及織布鋪設(shè)在成型模具中的位置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)羽毛球拍桿的剛度及重心位置的調(diào)整。
總之，本發(fā)明采用非晶合金絲來(lái)制備羽毛球拍桿，在不增加比重的前提下，可將羽毛球拍桿的剛度、強(qiáng)度以及彈性性能提升30%以上，從而增加擊球時(shí)的球速，提升競(jìng)技水平。
當(dāng)然，本發(fā)明還可采用非晶合金絲來(lái)制備羽毛球拍框，其制備方法與羽毛球拍桿的制備方法類似。
進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿，其中，采用上述任意一種非晶合金絲改性羽毛球拍桿的制備方法制備而得。
綜上所述，本發(fā)明利用非晶合金材料的高強(qiáng)度、高彈性以及高剛度等優(yōu)異性能，預(yù)先制備出具有相應(yīng)性能的鋯基或鈦基非晶合金絲，將所述非晶合金絲與浸有環(huán)氧樹脂的碳纖維混合編織后形成新型復(fù)合材料，用來(lái)制作羽毛球拍桿，可提升羽毛球拍桿的強(qiáng)度和彈性儲(chǔ)能30%以上；同時(shí)本發(fā)明可通過(guò)調(diào)整織布中非晶合金絲的比例以及織布鋪設(shè)在成型模具中的位置來(lái)調(diào)節(jié)球拍的平衡點(diǎn)，增強(qiáng)擊球效果。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。