[发明专利]一种非晶微纳结构的制备方法及热压成型装置

说明书

本发明公开了一种非晶微纳结构的制备方法及热压成型装置。非晶微纳结构的制备方法包括以下步骤：准备热压模具、上压头、下压头以及微结构模板，热压模具包括开设有模压孔的外模具以及可拆卸地放置于模压孔的内模套；将下压头、微结构模板以及非晶合金从下往上依次设置于内模套，微结构模板朝向非晶合金的表面开设有微纳结构；将热压模具置于真空环境中并将非晶合金加热至过冷液相区，上压头的一端插入模压孔并朝微结构模板压紧非晶合金且保压预定时间；将非晶合金进行冷却并取出复制有微纳结构的非晶合金。本发明可以降低非晶合金与外模具的脱模难度。

技术领域

本发明属于非晶合金热压成型技术领域，尤其涉及一种非晶微纳结构的制备方法及热压成型装置。

背景技术

目前，非晶合金也称液态金属或金属玻璃，其一般是熔融态合金急冷凝固使得体系来不及结晶所形成，原子排列继承液态具有的长程无序、短程有序点的结构特点，从而具有很多优异的力学与物化性能。

非晶合金在热力学上属于亚稳态材料，当温度升高时，材料会发生玻璃化转变，继续升高温度进而诱发晶化反应。在玻璃化转变与晶化开始温度之间一般存在20～120℃的温度区间，这个温度区间被称为过冷液相区。正是由于这一区间的存在，赋予了非晶合金具有和氧化物玻璃及其相似的性质，呈现粘流性状态，表现出优良的超塑性。从而避免了室温条件下非晶合金高强度、高硬度、引起的加工困难、可塑性差的问题。与传统成形工艺相比，非晶合金超塑性成形零件具有高强度、高精度、高表面光洁度的特点，非常适用于航空航天、精密机械、医疗器械、电子消费等产品的加工制造。

现有技术中的非晶合金超塑性成形，其基本原理都是利用过冷液相区间的热压法。技术方案多以加工解决宏观零件为目的，宏观结构的非晶合金成型往往需要较小的成形压力，脱模也容易。但是对于微纳结构尤其纳米结构的制备，由于结构尺寸小填充阻力大，为了成型充分往往需要施加极大的压力，非晶合金会向四周填充模具的模压腔并挤压模压腔的内壁，冷却后非晶合金会粘接模压腔的内壁，从而造成脱模困难，而强制脱模会造成产品和模具变形，严重时无法脱模。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种非晶微纳结构的制备方法，旨在解决非晶合金在热压过程中脱模困难的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种非晶微纳结构的制备方法，用于在非晶合金上热压出微纳结构，所述非晶微纳结构的制备方法包括以下步骤：

准备热压模具、上压头、下压头以及微结构模板；

所述热压模具包括开设有模压孔的外模具以及可拆卸地放置于所述模压孔的内模套；

将所述下压头、所述微结构模板以及所述非晶合金从下往上依次设置于所述内模套，所述微结构模板朝向所述非晶合金的表面开设有微纳结构；

将所述热压模具置于真空环境中并将所述非晶合金加热至过冷液相区，所述上压头的一端插入所述模压孔并朝所述微结构模板压紧所述非晶合金且保压预定时间；

将所述非晶合金进行冷却并取出复制有所述微纳结构的非晶合金。

在一个实施例中，所述内模套包括第一半套和与所述第一半套对接配合的第二半套，所述微结构模板和所述非晶合金均位于所述第一半套和所述第二半套之间。

在一个实施例中，所述内模套是由耐温材料制成的柔性薄膜套。

在一个实施例中，所述微结构模板层叠设置有多个，任意相邻的两所述微结构模板之间均设置有所述非晶合金，各所述微结构模板朝向对应的所述非晶合金的表面均开设有微纳结构。

在一个实施例中，所述微纳结构包括尺寸为纳米级的纳米结构和尺寸为微米级的微米结构。

在一个实施例中，所述微结构模板开设有所述微米结构和所述纳米结构。

在一个实施例中，所述上压头和所述下压头的热膨胀系数相同。