[发明专利]一种非晶合金汽爆冲击热成形方法

说明书

本发明属于非晶合金高速成形技术领域，并公开了一种非晶合金汽爆冲击热成形方法，该方法包括铜模浇注制坯、板材加热和汽爆冲击成形等环节，通过铜模浇注获得非晶合金板材，然后利用电流加热将非晶合金板材均匀加热至其过冷液相区内设定温度，同时接通电容器与铝箔组成的回路，通过电容器放电使铝箔快速汽化，利用铝箔瞬时汽化产生的高压冲击非晶合金板材压向模具进而使其成形。通过本发明，可实现非晶合金板材均匀加热，有效缩短非晶合金板材加热和变形时间，提高非晶合金构件的成形性能，有效避免非晶合金构件在加热和成形过程中发生晶化和氧化，同时构件成形质量好、操作及设备简单，成形成本低。

技术领域

本发明属于非晶合金高速成形技术领域，更具体地，涉及一种非晶合金汽爆冲击热成形方法。

背景技术

非晶合金构件的成形技术主要是铸造成形和热塑性成形。但是铸造成形方法在成形复杂构件时难以准确控制构件内不同部位的急冷速率以保证充型并避免晶化，且易出现空洞等缺陷，严重降低构件性能；而热塑性成形方法中具有理想成形性能并能避免晶化的工艺窗口非常窄，因此构件成形选用的温度较低、变形速度较慢，导致成形效率低。而本文说明的一种非晶合金汽爆冲击热成形方法可实现非晶合金构件快速加热和高速成形，有效缩短了构件在高温区停留的时间，避免了晶化和氧化，提高了非晶构件成形质量，有效解决了铸造成形和热塑性成形的弊端。

目前，非晶合金构件的高速成形方法主要有电磁成形和激光冲击成形。例如，CN106984717A公开了一种基于洛伦兹力的非晶合金成形方法，通过非晶合金试样内的感应电流使非晶合金升温，而后通过感应电流产生的洛伦兹力使非晶合金试样成形，其主要缺点在于非晶合金导电性差，感应电流小，因此所产生的洛仑兹力小，成形构件尺寸受到较大限制。CN102877010A公开了一种非晶合金铸件的成形方法，在氩气保护氛围下熔炼非晶合金原料，而后冷却使其成形，其主要缺点在于成形时间长且无法准确控制构件各部位冷速，容易造成构件内温度不均，难以保证各部位均为非晶，且容易出现空洞等缺陷。CN104942267A公开了一种非真空条件下非晶合金快速成形方法，在非真空条件下通过电流加热非晶合金，使其升温至过冷液相区，然后对其施加机械力使其成形，其缺点在于虽然试样加热过程耗时少，但通过机械力使试样成形，成形过程所需时间相对较长，非晶构件氧化严重，影响成形质量。CN104399978A公开了一种大尺寸复杂形状多孔非晶合金构件的3D成形方法，通过机械合金化制粉结合等离子体球化或雾化制备非晶合金粉末，然后用选择性激光烧结金属粉末，从而制备大尺寸复杂形状的多孔非晶合金构件，其缺点在于由于采用“分层制造”的增材制造工艺，层与层之间的结合不如传统浇铸而成的构件紧密，因此制备的构件使用性能较差，且工时长、成本高。CN104117672A公开了一种利用选区激光熔化制备非晶合金及其复合材料构件方法，主要步骤为：非晶粉末制备、非晶复合粉末制备、构件模型制备、基板安装、气氛保护、红光定位、激光加工、热处理。其缺点在于工艺过程复杂、成本高，冷却速率较慢，无法确保制备出的成品为完全的非晶态构件。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种非晶合金汽爆冲击热成形方法，其中通过直流电流加热有效缩短了试样的加热时间，避免了加热过程中试样的晶化和氧化，通过铝箔汽化产生的高压使试样成形，成形时间短，有效避免了成形过程中试样晶化和氧化，且设备简单，操控方便，成形过程环保无污染，成形构件质量好。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种非晶合金汽爆冲击热成形方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)非晶合金板材的制备，具体包括以下子步骤：

1.1)根据非晶合金构件名义化学成分选择金属，将这些金属加入真空电弧炉内，向真空电弧炉中通入高纯氩气，在电磁搅拌的作用下对真空电弧炉内的金属进行电弧熔炼，并反复熔炼多次，以获得成分组织均匀的母合金，然后将母合金冷却至室温；

1.2)在真空环境下将所述母合金重新熔化成金属熔体，并利用压强差将金属熔体喷入铜模中急冷成形为非晶合金板材；