本發(fā)明涉及運(yùn)動器械領(lǐng)域，尤其涉及一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前市面上羽毛球拍的拍框大多采用碳纖維與增強(qiáng)環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合材料來制備，制備出的羽毛球拍具有良好的剛度、內(nèi)耗及強(qiáng)度等綜合特性；然而，通過對羽毛球拍進(jìn)行力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，羽毛球拍在擊球過程中，如圖1所示的拍框的1、2、3、4部位所受的應(yīng)力非常大，從這四個(gè)部位折斷的風(fēng)險(xiǎn)較大；

因此，碳纖維球拍的強(qiáng)度和彈性儲能還有待提升，現(xiàn)有技術(shù)迫切需要生產(chǎn)出一種即可以提升高體育競技水平，又可以防止在擊球過程中拍框從所述四個(gè)部位折斷的高性能球拍。

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條帶改性羽毛球拍框及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有羽毛球拍框剛性和強(qiáng)度較差，在使用過程中拍框易折斷的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，包括步驟：

a、在依次疊加的碳纖維層中添加浸有環(huán)氧樹脂的非晶合金條帶，形成混合層材料；

b、將所述混合層材料放入成型模具內(nèi)，在120-130℃的加熱條件下固化成型，待冷卻后，取出模具內(nèi)已成型的羽毛球拍框。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述步驟a中的非晶合金條帶的成分，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%的過渡金屬元素。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述步驟a中的非晶合金條帶的成分，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。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述步驟a中的非晶合金條帶的成分，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。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述非晶合金條帶的制備過程包括：

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、將融化的母合金噴在具預(yù)定轉(zhuǎn)速的銅輥上，形成非晶合金條帶。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述銅輥表面的轉(zhuǎn)速為15-80m/s。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述非晶合金條帶的厚度為10-500μm，寬度為1-8mm。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，其中，所述步驟a之前還包括：

a0、將所述碳纖維預(yù)先浸染環(huán)氧樹脂。

所述的非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法，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。

一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框，其中，采用上述任意一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框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條帶，將所述非晶合金條帶與碳纖維樹脂復(fù)合材料疊加在一起，用于制備羽毛球拍框，能有效提升羽毛球拍框的強(qiáng)度和彈性儲能、增強(qiáng)擊球效果，同時(shí)有效避免羽毛球拍框在擊球過程中發(fā)生折斷。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中羽毛球拍框結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法較佳實(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條帶改性羽毛球拍框及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。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。

請參閱圖2，圖2為本發(fā)明提供的一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖，如圖所示，其中包括步驟：

s10、在依次疊加的碳纖維層中添加浸有環(huán)氧樹脂的非晶合金條帶，形成混合層材料；

s20、將所述混合層材料放入成型模具內(nèi)，在120-130℃的加熱條件下固化成型，待冷卻后，取出模具內(nèi)已成型的羽毛球拍框。

具體來說，本發(fā)明所采用的非晶合金條帶為鋯基非晶合金、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；較佳地，所述鋯基非晶合金條帶的成分，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%的過渡金屬元素，其中，所述過渡金屬元素為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；具體地，鋯基或鈦基非晶合金材料的抗拉強(qiáng)度超過1800mpa，彈性極限超過1600mpa，彈性形變極限為2%，斷裂前的彈性比功超過16mj/m³。

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條帶來制備羽毛球拍框，具體先通過將非晶合金條帶與碳纖維聚合物復(fù)合材料疊加在一起，然后通過加熱固化成型的方式，來實(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，將羽毛球拍框的強(qiáng)度提高20%以上，同時(shí)提高羽毛球拍框整體的彈性儲能30%以上；采用本發(fā)明制備的羽毛球拍框可增加擊球時(shí)的球速，達(dá)到更好的擊球效果。

具體來說，在所述步驟s10之前，需將所述碳纖維預(yù)先浸染環(huán)氧樹脂形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；碳纖維是一種碳含量很高的無機(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。

在所述步驟s10中，首先將所述浸染有環(huán)氧樹脂的碳纖維進(jìn)行堆疊，待堆疊到一定厚度后，加入預(yù)先制備好的非晶合金條帶，所述非晶合金條帶也浸染過環(huán)氧樹脂；最后在所述非晶合金條帶上繼續(xù)疊加碳纖維，從而形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與非晶合金條帶堆疊的混合層材料；

當(dāng)然，所述非晶合金條帶也可以直接疊加在所述碳纖維層的最外層，即當(dāng)碳纖維層堆疊到一定厚度后，直接在碳纖維層的最外層疊加一層非晶合金條帶；由于非晶合金條帶最大的優(yōu)勢是彈性極限很大，因此，將該非晶合金條帶放置在最外層可最大限度的提升羽毛球拍的性能。

進(jìn)一步，在本發(fā)明中，所述非晶合金條帶的制備過程如下：

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；

具體來說，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、將融化的母合金噴在具預(yù)定轉(zhuǎn)速的銅輥上，形成非晶合金條帶。

具體來說，在惰性氣氛保護(hù)下，采用感應(yīng)加熱將所述母合金重新融化，將融化的母合金噴在高速旋轉(zhuǎn)的銅輥上，形成非晶合金條帶；進(jìn)一步，所述非晶合金條帶的厚度通過銅輥的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)；較佳地，所述銅輥表面的轉(zhuǎn)速控制在15-80m/s之間；更進(jìn)一步，本發(fā)明采用的銅輥為無氧紫銅，銅輥表面粗糙度保證在0.05μm以下，可有效保證非晶條帶的導(dǎo)熱和較低的界面熱阻。

較佳地，在本發(fā)明中，所述非晶合金條帶的厚度為10-500μm，寬度為1-8mm；通過調(diào)整非晶合金條帶的寬度和厚度，可獲得不同的強(qiáng)度和剛性性能，以滿足羽毛球拍框的使用需求；本發(fā)明將整根非晶條帶應(yīng)用于羽毛球拍框的制備過程中，可讓羽毛球拍框的整體彈性儲能和剛度提升30%以上，同時(shí)拍框擊球時(shí)四處應(yīng)力很大的部位也得到了很大的強(qiáng)度提升，能夠有效避免發(fā)生折斷；本發(fā)明優(yōu)選厚度200μm，寬度為5mm，將所述尺寸的非晶合金條帶應(yīng)用于羽毛球拍框制備中，可最大程度地提高羽毛球拍框的性價(jià)比。

進(jìn)一步，在所述步驟s20中，將所述混合層材料放入成型模具內(nèi)，在120-130℃的加熱條件下固化成型，待冷卻后，取出模具內(nèi)已成型的羽毛球拍框；具體來說，所述碳纖維和非晶合金條帶均浸染有環(huán)氧樹脂，位于模具內(nèi)的混合層材料在加熱過程中，所述環(huán)氧樹脂受熱膨脹固化，從而使混合層材料形成與模具相同的羽毛球拍框形狀。

更進(jìn)一步，為了減少羽毛球拍框的制作成本，同時(shí)又能夠起到增強(qiáng)羽毛球拍框強(qiáng)度和彈性儲能的作用；本發(fā)明可將預(yù)先制備的非晶合金條帶切成長度為10-60mm的小段，在制備羽毛球拍框的過程中，在如圖1所示的四個(gè)部位的碳纖維層中加入所述切成小段的非晶合金條帶；然后將所述加有小段非晶合金條帶的碳纖維層放入成型模具內(nèi)，在120-130℃的加熱條件下固化成型，待冷卻后，取出模具內(nèi)已成型的羽毛球拍框。通過在碳纖維層中添加小段非晶合金條帶，可在一定程度上提升羽毛球拍框的強(qiáng)度和彈性儲能，能有效防止拍框應(yīng)力集中處發(fā)生折斷。

進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框，其中，采用上述任意一種非晶合金條帶改性羽毛球拍框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條帶，將所述鋯基或鈦基非晶合金條帶與碳纖維樹脂復(fù)合材料疊加在一起，用于制備羽毛球拍框，能有效提升羽毛球拍框的強(qiáng)度和彈性儲能、增強(qiáng)擊球效果，同時(shí)有效避免羽毛球拍框在擊球過程中發(fā)生折斷。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(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。