[发明专利]块体金属玻璃的高纵横比部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种由块体金属玻璃制成的产品，并且更加特别地涉及一种由块体金属玻璃制成并且具有高纵横比的部件。

背景技术

制造金属部件的公认挑战是如何以经济节约的方式形成高精度/高纵横比（即，长度和厚度的比率较高的产品）结构和机械部件。尤其难以制造这些类型的产品的原因在于：由于所述这些类型的产品旨在用作机械或者结构部件，因此其需要足够的强度、刚度和韧度以实施功能。但是因为所述这些类型的产品具有高纵横比，即，与其长度相比其厚度较小，所以对于材料性能和制造能力的要求非常高、

尽管许多行业需要高纵横比的结构部件，但是一个明显的例子是消费型电子产品（CE）工业。消费型电子产品制造商必须生产诸如移动电话、便携式电脑、数码相机、个人数字助理（PDA）、电视的产品，所述产品通常由封装在通常包括框架组件的壳体中的集成电路、显示器、和数字储存介质以及复杂功能部件构成，所述复杂功能部件诸如铰链、滑动条或者其它具有机械和结构功能的硬件，如图1的示例所示。另外，消费者对越来越小的消费型电子产品的需求需要具有渐增的纵横比和更优良的机械性能而且越来越薄的结构部件（例如，壳体和框架）。

当今，这种壳体、框架和结构部件主要由金属合金或者塑料制成。由于较低的原材料成本和具有成本效率的制造工艺，因此塑料部件通常成本非常低廉。从制造的角度来看，塑料易于形成复杂的三维净成形，所述三维净成形具有高精度和公差、卓越的表面光洁度以及理想的外观。存在多种卓越的大批量生产技术，诸如，注射成型、吹塑和其它热塑成型方法，这些方法在处理塑料所需的典型温度（100℃-400℃）和压力（10MPa-100MPa）的条件下具有极高效率并且拥有成本效益。塑料硬件的低制造成本部分是由净成形的塑料部件的低成本处理要求所驱动的。但是，削减塑料处理中的制造成本很大程度上源于非常高的模具寿命。异常低的处理压力和温度导致产生非常高的（通常为数百万次的循环）工具寿命，从而显著削减了每个部件的模制工具间接成本。另一方面，塑料具有有限刚度（弹性模量）、相对较低的强度和硬度并且具有有限的韧度和损伤容限。结果，如在多种结构应用中，当机械性能作为重要方面时，塑料部件将通常是较差选择。例如，由塑料制成的壳体和框架在弯曲或者受到撞击时极易断裂、刮伤和磨损并且作为结构框架仅仅提供了有限刚度和稳定性。

与此相比，金属和金属合金具有更高的刚度和硬度、强度、硬性、韧度和抗撞击能力以及损伤容限，这使得所述金属和金属合金对于具有高纵横比的精密部件而言是用于结构应用的优化选择。然而，通常通过铸造、模锻/锻造或是机加工制成精密的净成形金属硬件。例如，虽然利用永久（多次使用）模具工具的压铸通常用于制造大批量低成本的金属硬件，但是其却局限于相对低熔点（小于700℃的熔化温度）的合金，诸如，铝、镁、锌等。这是因为普通工具钢模具通常在低于700℃的温度条件下回火，并且高于回火温度的处理将使得模具质量快速下降。低熔点金属合金的压铸过程中的典型的工具寿命近似为数十万次循环，即，低于塑料处理中的工具寿命大约一个数量级。对于诸如钢和钛合金的具有更高的熔化温度的更高刚度/强度合金而言，压铸熔化温度（通常大于1500℃）远远超过钢工具的典型工作温度。而且，铸造净成形件所需的压铸压力通常较高（数十或者数百兆帕斯卡）。因此，工具寿命成为限制成本的主要问题。而且，在金属合金的压铸过程中，熔融粘度非常低（通常在10^-5Pa-s至10^-3Pa-s的范围内），并且因此熔融流的特征在于高流动惯性和有限的流动稳定性。结果，通过以高速（通常大于1m/s）运动的熔融金属快速填充模具工具并且金属通常雾化并且喷射到模具中，从而产生流痕、外观缺陷和质量和完整性不高的最终部件。因此，对于钛合金、钢或者其它耐高温的金属合金而言压铸在商业上不可行。

结果，当消费型电子产品的框架、壳体和结构部件中的结构应用需要精密、复杂净成形、高质量、高纵横比的耐高温金属硬件时，大多数制造商皆采取机加工部件的方法。尽管对于这些高纵横比电子产品的壳体和框架而言机加工钢和钛合金例如能够满足功能、外观和性能方面的要求，但是其时间密集、低效，从而导致较大的材料浪费，并且因此造成硬件的成本高昂。因此，消费型电子产品工业中存在如下日益上升的需求：利用这样的材料生产高精度结构硬件，该材料匹配或者优于使用与当前用于制造塑料硬件的技术相比具有高效经济的处理技术的耐高温金属的刚度、强度、韧度、硬度和整体机械性能。

发明内容

本发明涉及一种非晶态结构金属产品和制造所述非晶态结构金属产品的方法，所述非晶态结构金属产品成块体并且具有高纵横比而且基本无缺陷。