[发明专利]用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金及专用铜模和制备方法

说明书

用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金及专用铜模和制备方法，非晶合金的组分为[Zr_0.72‑x(Cu_0.59Ni_0.41)_0.28+x]_88‑yAl_12+yRE_z，RE为稀土元素，其中x，y，z均为原子百分比，±0.01≤x≤±0.3，±1≤y≤±3，0≤z≤0.2；专用铜模的芯子5与上模2连接，装有芯子5的上模2和下模4通过固定环3密闭连接，下模4相对于垂直面向外有一倾斜角α。方法为：将配好的原料熔炼；当块体原料完全熔化后，反复熔炼3次及以上；吸铸时，先将芯子5预热排出其中的水分，之后通过过盈配合使芯子5和上模2连接，通过固定环3固定上模2和下模4，最后拧上盖子1，通过盖子1最上端的通气孔与吸铸连杆接通，通过调节吸铸压差和功率，当吸铸压差在0.0525~0.06MPa，过热功率为10Kw，吸铸功率在6.5~7.5Kw时，得到的非晶柔轮铸件。

技术领域

本发明涉及金属铸造领域，具体涉及锆基非晶合金柔轮毛坯的铸造技术。

背景技术

柔轮作为谐波减速器的核心，在谐波减速器中是一个传递动力的关键零件，服役过程承受复杂的交变应力和摩擦磨损作用，容易发生疲劳断裂和磨损破坏，所以对其性能要求很高。目前柔轮的制备材料主要采用40CrMoNiA、40CrA、30CrMoNiA、38Cr2Mo2VA等中碳合金钢材料，力学性能指标：抗拉强度 σ_b ≥980(MPa)，屈服强度 σ_s ≥835(MPa)，疲劳强度≥480(MPa)，冲击韧性值ak v≥98 (J/cm²)，硬度≤269HB。而非晶合金与传统金属合金比较，由于具有特殊的微观结构，如原子排列长程无序、短程有序，没有晶体材料的位错、晶界等缺陷，因而具有优异的力学性能，例如，锆基非晶合金的强度是钛合金的两倍以上,锆基非晶合金的屈服强度高达1800-2300MPa，疲劳强度高达1000MPa，这是传统金属材料很难达到的；非晶合金另一特点是优异的成型性能，非晶合金铸件的尺寸精度高于相应的晶体合金，非晶合金铸件表面可以复制铸模的微纳尺度精细形貌，表面光洁度能达到镜面，研究表明，采用非晶合金精密铸造成形的柔轮外齿的机械精度能够满足零件的精度要求，因此选用新型非晶合金，通过吸铸方法制造柔轮是一种切实可行的有效制造方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金及专用铜模和制备方法。

本发明是用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金及专用铜模和制备方法，用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金，按原子百分比计，其组分为：[Zr_0.72-x(Cu_0.59Ni_0.41)_0.28+x]_88-yAl_12+yRE_z，RE为稀土元素，其中x，y，z均为原子百分比， ±0.01≤x≤±0.3，±1≤y≤±3，0≤z≤0.2；RE为Y、Er，余为杂质；所述合金Zr、Cu、Ni、Al、Y纯度大于等于99.99%。

用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金的专用铜模，包括盖子1、模具上模2、固定环3、模具下模4和芯子5，芯子5通过过盈配合与上模2连接，装有芯子5的上模2和下模4通过固定环3密闭连接，下模4相对于垂直面向外有一倾斜角α。

用于锆基非晶柔轮毛坯的非晶合金的制备方法，其步骤为：

（1）按照以上所述的配比，将配好的母合金原料放入氩气保护的水冷铜坩埚磁悬浮感应熔炼炉，采用每30s增加0.1Kw熔炼功率的方式对合金块体原料进行熔炼；

（2）当块体原料完全熔化后，每30s增加0.5Kw熔炼功率，直到将熔炼功率增加至所需功率，将系统在此功率下保温一分钟，然后直接卸载功率至零，让合金锭子随坩埚一同冷却至常温后取出，为保证合金熔炼均匀，反复熔炼3次及以上；