【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種非晶材料的制備方法，具體涉及一種非晶復合材料的注射成型制備方法。
技術介紹
1、非晶合金具有獨特的原子排列，即短程有序而長程無序，這種結構使其免受晶界和位錯等缺陷的影響，從而展現出比傳統晶態合金更優異的力學性能，如高強度、高硬度和大彈性極限。但在室溫下，非晶材料在破壞過程中，剪切帶的快速的擴展，使得其幾乎無塑性應變(小于2％)，大的脆性限制了其更廣泛的應用。為了克服這一問題，研究者發現在非晶合金中加入增強相可以有效地，阻礙剪切帶的快速擴展，并促進形成更多方向的剪切帶形成，使應力重新分配，達到提高其室溫塑性的目的。添加增強相的方式有兩種，一種是外加法，即直接添加第二相進非晶中，第二種是原位自生法，即直接從非晶中析出第二相，相對第一種方式，原位自身法生成的第二相與基體的界面結合強度更高，復合材料的性能也相對更好。在這一領域，cuzr基非晶復合材料因在凝固時能夠原位形成亞穩態的b2-cuzr相，且其具有出色的非晶形成能力和綜合力學性能而受到廣泛關注。b2-cuzr相在受到應力時，可以發生馬氏體相變，這不僅賦予了材料優異的室溫塑性變形能力，還帶來了顯著的加工硬化效應。因此，cuzr基非晶復合材料成為了研究的熱點。然而第二相的分布、大小、含量等對復合材料的性能有很大的影響，均勻分布的細小第二相可改善非晶材料的塑韌性，但如果形成的是分布不均的粗大的第二相，反而會劣化材料的性能。常規cuzr基非晶復合材料的制備方法——熔煉急冷鑄造，制得的非晶復合材料由于冷卻速率的影響，制備大塊非晶復合材料時，心部冷卻速率慢，b2-cuzr相
2、目前，大塊非晶合金的制備十分困難，原因是非晶形成能力有限，對冷卻速率要求高，大尺寸產品內部冷卻速度慢，極容易形成結晶相。因此通過傳統方式制備大塊非晶合金，再通過機械加工制成一定尺寸和復雜形狀結構的產品是極為困難的。
3、金屬注射成型(mim)是一種將金屬粉末與粘接劑混合后制成喂料，再使用專門的注射成型設備，加熱后注射進入模具中，冷卻后獲得一定形狀生坯的成型技術。優點在于能一次成型復雜形狀結構的零件，原料利用率高，大批量生產成本低，效率高。
4、現有技術中，專利“2022106563175經編機用槽針及非晶合金注射成型工藝制作槽針的方法”中涉及了注射成型工藝，但使用的注射成型方法，非傳統意義的注射成型技術，其使用的是塊體原料，無粘接劑，且注射溫度高，對設備要求極高。由于非晶的晶化溫度較低，與現市場常規粘接劑的熱分解溫度較為接近，因此脫脂也是也是一難點。目前鮮有關于非晶材料使用金屬注射成型方法制備的相關報道。綜上，一種復雜形狀非晶復合材料的制備方法，有利于非晶復合材料的推廣與應用。
技術實現思路
1、為解決現有技術問題，本專利技術提供了一種原位合成非晶復合材料的注射成型制備方法，綜合考慮各粘接劑的特點與優勢，同時與注射成型技術、熱等靜壓燒結技術相結合，實現復雜結構非晶產品的制備。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、優選的方案，一種原位合成非晶復合材料的注射成型制備方法，包含以下幾個步驟：
4、a、喂料制備，將非晶粉末與粘接劑按比例混合均勻，粉末總量與粘接劑的體積比為55～65％：35～45％；
5、b、注射成型，將喂料制成大小均勻的顆粒后，用注射成型機注射成所需生坯，注射溫度為160～170℃；
6、c、脫脂與預燒結，將生坯中的粘接劑脫除，之后預燒結使坯體具有一定強度；
7、d、熱等靜壓燒結，預燒結坯置于熱等靜壓爐中進一步致密化，工藝為，440～450℃保溫30～60min，470～480℃保溫2～5min，壓力150～200mpa，無包套。
8、優選的方案，所述非晶粉末質量比成分為(zr65cu30al2sn3)100-xyx，粉末氧含量≤0.2％，當粉末氧含量＜0.1％時，x＝0.58～0.88％，當粉末氧含量0.1～0.2％時，x＝0.88％～1.76％，粉末粒徑不大于500目。
9、優選的方案，所述粘接劑的質量比組成為：55～65％石蠟pa、10～20％聚甲基丙烯酸甲酯pmma、15～20％聚丙烯pp、1～2％間苯二甲酸二辛酯doip、1～3％硬脂酸sa、0.5～1％亞麻油fl?oil。
10、優選的方案，所述脫脂方式分兩步進行，第一步為溶劑脫脂，溶劑為二氯甲烷或正庚烷，脫脂溫度30～40℃，第二步為熱脫脂和預燒結，工藝為，1～3℃/min升溫至250～260℃，保溫60～90min，再1～3℃/min升溫至330～350℃，保溫100～150min，最后5～10℃/min升溫至420～430℃，保溫60～90min，全程通ar2或n2保護。
11、優選的方案，所制備的復合材料壓縮性能為，屈服強度1700～1750mpa，抗壓強度1800～1850mpa，塑性應變5～7％。
12、原理與優勢：
13、本專利技術采用粉末冶金技術，融合燒結原理、非晶材料強化機制、注射成型工藝以及熱等靜壓燒結技術的優勢，設計了一種能夠制備性能優良且形狀復雜的非晶復合材料的工藝方法。
14、在成分設計時，在zr、cu、al元素的基礎上，添加了sn和y，sn在制粉時，溶于非晶液體，并優先于b2-cuzr相以細小的zr5sn3相彌散析出，在后續工藝過程中，作為b2-cuzr相的異質形核點。而y起兩方面作用，一方面，在制粉時與熔體中的氧相結合形成y2o3，去除熔體中其它氧化物，避免b2-cuzr相依附于此形成粗大的晶化相，提高熔體穩定性，提高結晶溫度，降低玻璃轉變溫度，改善非晶形成能力，擴大燒結范圍；另一方面，y的含量略大于于所需凈化o的含量時，y后續還以納米原子團的形式存在，同樣作為b2-cuzr相的異質形核點。
15、在粘接劑設計時，根據各粘接劑特點，選擇多種成分混合，制備的喂料注射性能和脫除性均較好。以蠟基為基礎，石蠟作為主要成分，提供良好的流動性，可溶于有機溶劑中，很快脫除。pmma和純pp作為石蠟脫除后的骨架成分，使生坯在溶劑脫脂中和之后有一定強度，保持生坯形狀，兩者的分解溫度均較低，pmma快速熱分解開始溫度為300℃，純pp的快速熱分解開始溫度為200℃，在較低溫度可分解完。doip作為增塑劑，改善pa、pmma、pp的流動性，提高喂料注射性能。sa為分散劑和潤滑劑，分散粉末，降低模具與喂料間的摩擦，改善均勻性和注射條件。亞麻油可使注射時通過應力松弛避免出現生坯裂紋，提高粉末裝載量，并且常態下成液態/半固態，可改善喂料的流動性和注射填充性。
16、熱等靜壓燒結質量高。采用熱等靜壓燒結，在燒結過程中對材料施加較高的壓力，均勻作用于材料表面，使粉末發生塑性變形和擴散蠕變，促進氣孔排出，因此相對傳統燒結，可本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種原位合成非晶復合材料的注射成型制備方法，其特征為，包含以下幾個步驟：
2.根據權利要求1所述的注射成型制備方法，其特征為，非晶粉末質量比成分為（Zr65Cu30Al2Sn3）100-xYx，粉末氧含量≤0.2%，當粉末氧含量＜0.1%時，x=0.58~0.88%，當粉末氧含量0.1~0.2%時，x=0.88%~1.76%，粉末粒徑不大于500目。
3.根據權利要求1所述的注射成型制備方法，其特征為，所述粘接劑的質量比組成為：55~65%石蠟PA、10~20%聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15~20%聚丙烯PP、1~2%間苯二甲酸二辛酯DOIP、1~3%硬脂酸SA、0.5~1%亞麻油FL?oil。
4.根據權利要求1所述的注射成型制備方法，其特征為，所述脫脂方式分兩步進行，第一步為溶劑脫脂，溶劑為二氯甲烷或正庚烷，脫脂溫度30~40℃，第二步為熱脫脂和預燒結，工藝為，1~3℃/min升溫至250~260℃，保溫60~90min，再1~3℃/min升溫至330~350℃，保溫100~150min，最后5~10℃/min升溫至420~430℃，保
5.根據權利要求1所述的注射成型制備方法，其特征為，所制備的復合材料壓縮性能為，屈服強度1700~1750MPa，抗壓強度1800~1850MPa，塑性應變5~7%。
...【技術特征摘要】
1.一種原位合成非晶復合材料的注射成型制備方法，其特征為，包含以下幾個步驟：
2.根據權利要求1所述的注射成型制備方法，其特征為，非晶粉末質量比成分為（zr65cu30al2sn3）100-xyx，粉末氧含量≤0.2%，當粉末氧含量＜0.1%時，x=0.58~0.88%，當粉末氧含量0.1~0.2%時，x=0.88%~1.76%，粉末粒徑不大于500目。
3.根據權利要求1所述的注射成型制備方法，其特征為，所述粘接劑的質量比組成為：55~65%石蠟pa、10~20%聚甲基丙烯酸甲酯pmma、15~20%聚丙烯pp、1~2%間苯二甲酸二辛酯doip、1~3%硬脂酸sa、0.5~1%...
【專利技術屬性】
技術研發人員：歐陽豪，余勇，李益民，王霄，
申請(專利權)人：湖南英捷高科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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