非晶合金與非金屬材料結(jié)合的成型方法及其復(fù)合體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非晶合金與非金屬材料結(jié)合的成型方法，以及一種非晶合金與非金屬材料以該方法結(jié)合得到的復(fù)合體產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金具有尚強(qiáng)度，尚耐磨及尚耐腐蝕性，其在尚端3C廣品上應(yīng)用具有很大潛力。同時(shí)處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)等原因需要與非金屬材料結(jié)合，兩者的結(jié)合方法和結(jié)合力為目前待解決的難題。
[0003]常規(guī)的結(jié)合方法主要有焊接和粘接兩種。然而使用焊接時(shí)，產(chǎn)生的熱效應(yīng)容易使非晶合金晶化，焊縫嚴(yán)重脆化。使用粘接方法時(shí)，不僅要求兩種材料表面具有一定的粗糙度和清潔度，同時(shí)還需依賴中間的界面材料粘膠。粘接雖然可以實(shí)現(xiàn)兩種材料的連接，但目前仍有以下缺點(diǎn):如粘接強(qiáng)度不高、產(chǎn)品工作溫度受膠粘劑性能限制、在環(huán)境光、熱、濕氣等因素下，膠粘劑會(huì)產(chǎn)生老化斷裂等現(xiàn)象。
[0004]后續(xù)的研發(fā)中，有部分方法采用預(yù)置非金屬材料于模具中，將液態(tài)的非晶合金原材料以注塑等方式填充于非金屬材料周圍后冷卻成型，以實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合。該方法的缺點(diǎn)在于1.對非金屬材料的熔點(diǎn)有較高要求；2.液態(tài)下的非晶合金原材料流動(dòng)性較好，對模具的要求較高，否則容易出現(xiàn)大量披風(fēng)，增加后續(xù)處理的工作量；3.對冷卻系統(tǒng)的要求較高，如冷卻不夠，則出現(xiàn)非晶比例降低的情況，降低產(chǎn)品強(qiáng)度。
[0005]目前相對成熟的方法為將非金屬材料預(yù)制一定結(jié)構(gòu)之后，將非晶合金采用熱壓成型(在非晶合金的晶化溫度與玻璃轉(zhuǎn)化溫度之前施加壓力從而使非晶合金變形)的方式將非金屬材料固定在其中。該方法的缺點(diǎn)在于對非金屬材料的預(yù)加工形狀有較高要求。由于采用熱壓成型后的非晶合金來填充或包圍非金屬預(yù)制的結(jié)構(gòu)，需要在非金屬上預(yù)制出可悲非晶合金包圍或填充的結(jié)構(gòu)，為了獲得穩(wěn)定的結(jié)合效果，使非晶合金與非金屬充分接觸，該結(jié)構(gòu)的維度應(yīng)在非金屬厚度方向的三分之一左右。而目前應(yīng)用最廣的3C電子領(lǐng)域非金屬的厚度本身在0.2-0.8mm左右，在這個(gè)尺寸范圍內(nèi)加工出該結(jié)構(gòu)本身就具有加工工藝要求尚，加工成本尚和失效風(fēng)險(xiǎn)尚等缺點(diǎn)。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種結(jié)合性能穩(wěn)定，對設(shè)備及工藝的要求度不高，加工成本低，失效風(fēng)險(xiǎn)低的非晶合金與非金屬材料結(jié)合的成型方法及其復(fù)合體。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種非晶合金與非金屬材料結(jié)合的成型方法，包括如下步驟:A:將第一非晶合金與非金屬材料的一側(cè)接觸放置，并在該非金屬材料的另一側(cè)接觸放置第二非晶合金；B:加熱第一非晶合金和第二非晶合金，使其溫度達(dá)到較低溫度的第一非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度之間；C:通過外力，使兩塊第一非晶合金和第二非晶合金融合在一起，并同時(shí)與非金屬材料充分接觸形成復(fù)合體。
[0009]應(yīng)用于上述技術(shù)方案，所述的成型方法中，步驟A中，第一非晶合金和第二非晶合金分別為銅基非晶合金、鋯基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金中的任意一種；并且，非金屬材料為陶瓷、或橡膠、或玻璃、或塑料、或聚合物。
[0010]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的成型方法中，步驟A中，第一非晶合金和第二非晶合金為相同材料做成的兩塊非晶合金。
[0011]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的成型方法中，每一非晶合金具有預(yù)制的形狀，包括但不限于臺(tái)階，凸起，凹坑，凹槽，孔洞；并且，非金屬材料具有預(yù)制的形狀，包括但不限于臺(tái)階，凸起，凹坑，凹槽，孔洞。
[0012]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的成型方法中，每一非晶合金的熱膨脹率大于或者等于該非金屬材料的熱膨脹率。
[0013]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，所述的成型方法中，在真空或氣氛保護(hù)的環(huán)境中分別執(zhí)行步驟A、B和C。
[0014]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，一種非晶合金與非金屬材料的復(fù)合體，包括第一非晶合金、第二非晶合金和一非金屬材料，其中，第一非晶合金和第二非晶合金分別在其玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度之間融合連接，并且，第一非晶合金和第二非晶合金融合連接后形成一容置槽，非金屬材料分別與第一非晶合金和第二非晶合金接觸并固定在容置槽內(nèi)。
[0015]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，根所述的復(fù)合體中，第一非晶合金和第二非晶合金分別為銅基非晶合金、鋯基非晶合金、鋁基非晶合金、鐵基非晶合金、鈦基非晶合金中的任意一種；并且，金屬材料為陶瓷、或橡膠、或玻璃、或塑料、或聚合物。
[0016]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，根所述的復(fù)合體中，該復(fù)合體具有預(yù)制的形狀，包括但不限于臺(tái)階，凸起，凹坑，凹槽，孔洞。
[0017]應(yīng)用于各個(gè)上述技術(shù)方案，根所述的復(fù)合體中，非金屬材料通過擠壓的方式固定在第一非晶合金和第二非晶合金融合連接形成的容置槽內(nèi)。
[0018]采用上述方案，本發(fā)明主要利用非晶合金在過冷液相區(qū)中具有超塑性的特性，在過冷液相區(qū)的溫度下，即在該非晶合金的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度之間，通過加壓使非晶合金軟化變形從而將預(yù)置的非金屬材料包裹或者以其他方式結(jié)合在一起，復(fù)合體能穩(wěn)定，并且，該方法對設(shè)備及工藝的要求度不高，所獲得的產(chǎn)品后續(xù)不需要進(jìn)行復(fù)雜的加工處理即可達(dá)到使用狀態(tài)，適合批量生產(chǎn)，通過融合連接得到的復(fù)合體產(chǎn)品性能非常穩(wěn)定，使用壽命長。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的成型方法流程圖；
圖2為本發(fā)明的復(fù)合體結(jié)構(gòu)圖一；
圖3為本發(fā)明的復(fù)合體結(jié)構(gòu)圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種非晶合金與非金屬材料結(jié)合的成型方法，其中，非金屬材料指的是在應(yīng)用中有和非晶合金結(jié)合需求的非金屬材料，如陶瓷、橡膠、玻璃、塑料、聚合物等。
[0022]如圖1所示，非晶合金與非金屬材料的復(fù)合體成型方法的制作步驟如下:
首先，將非晶合金A與非金屬材料B接觸放置，為更好地將兩者結(jié)合在一起，非晶合金A與非金屬材料B均可預(yù)制結(jié)構(gòu)。兩者之間的接觸面可采取完全覆蓋或者部分覆蓋的形式。非晶合金A可以為銅基非晶合金、或鋯基非晶合金、或鋁基非晶合金、或鐵基非晶合金、或鈦基非晶合金或者其他體系非晶合金。非金屬材料B可以為陶瓷、橡膠、玻璃、塑料、聚合物或者其他非金屬材料。
[0023]然后，在非金屬材料B的另一側(cè)接觸放置非晶合金C，非晶合金A與非晶合金C之間可以采取接觸或者不接觸的形式。非晶合金C可以為銅基非晶合金、或鋯基非晶合金、或鋁基非晶合金、或鐵基非晶合金、或鈦基非晶合金或者其他體系非晶合金。非晶合金A與非晶合金C可以為同一體系非晶合金，也可以為不同體系非晶合金。由于兩塊非晶合金需要通過熱壓成型的形式加熱并且結(jié)合在一起，為了避免在加工過程中晶化影響最終的結(jié)合效果，如非晶合金A與非晶合金C為不同成分非晶合金(熱力學(xué)參數(shù)不同)時(shí)，應(yīng)考慮以晶化溫度較低的一方的熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行加工，即當(dāng)非晶合金A的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度相對非晶合金C的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度較低時(shí)，則采用在非晶合金A的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度之間進(jìn)行加工，反之，如果非晶合金A的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度相對非晶合金C的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度較高時(shí)，則采用在非晶合金C的玻璃轉(zhuǎn)變溫度和晶化溫度之間進(jìn)行加工。
[0024]最后，在合適的溫度下，即較低熱力學(xué)參數(shù)成分的非晶合金的晶化溫度與玻璃轉(zhuǎn)變溫度之間的溫度，對已放置好的零件進(jìn)行加壓，使在此溫度下具備較大變形量的非晶合金與另一塊非晶合金接觸并融合，并且，同時(shí)使非金屬材料B被固定在結(jié)合好的非晶合金中，即非金屬材料分別與兩塊非晶合金充分接觸形成復(fù)合體。
[0025]在此加工過程中應(yīng)考慮熱量的傳導(dǎo)，保證非晶合金全程處于非晶狀態(tài)。
[0026]處于加工難易度和成本的考慮非金屬材料B可以采取未加工或者少量加工的形式，充分依靠非晶合金A與非晶合金C的變形與融合達(dá)到將非金屬材料B固定的效果。
[0027]在實(shí)際工藝中，則是根據(jù)加工的不同非晶合金而設(shè)定，不同非晶合金，施加壓力也可以不同，只要可以使其與非金屬材料