[发明专利]超塑成型非晶叠层复合棒材的制备装置及制备方法

摘要

本发明为一种超塑成型非晶叠层复合棒材的制备装置及制备方法，所述装置包括超声波真空箱，其内设有超声波发生器、U型座、传送机构和机械抓手。所述方法是选取金属和非晶箔带材料，对箔带材料进行相关处理，将柱状基板置于所述装置中待用，通过热分析仪确定非晶箔带的防晶化最佳温度，并对非晶箔带进行加热，对柱状基板快速加热，然后按照“金属箔带—非晶箔带”的顺序依次交替着将箔带通过传送机构输送到固结接口处进行辊扎，即可制备得到所述叠层复合棒材。本发明借助非晶合金在过冷液相区具有优异的超塑性性能，通过超声波固结增材制造方式制备出非晶带材与金属带材叠层复合的棒材，使之可承受更大吸收冲击功，强度、塑形和韧性性能更加优异。

主权项

1.一种制备超塑成型非晶叠层复合棒材的方法，其特征在于，该制备方法采用的制备装置包括超声波真空箱（1），超声波真空箱（1）内设有超声波发生器（5）、U型座（2）和传送机构，U型座（2）上安装有机械抓手，机械抓手包括设于U型座（2）左侧板上的左顶杆（3）和设于U型座（2）右侧板上的右顶杆（4），左顶杆（3）和右顶杆（4）相对设置且二者之间的距离可调；超声波发生器（5）置于左、右顶杆（3、4）的正上方，传送机构紧邻左、右顶杆（3、4）的后方安置，传送机构包括前、后设置的两个滚筒（6），两个滚筒（6）上设有传送皮带（7），两个滚筒（6）中至少有一个为主动滚筒；该制备方法具体包括如下步骤：1）选取箔带材料，金属箔带选取强度高、密度小、焊接性能好的材料，非晶箔带选取超塑性好的非晶合金箔带；2）剪裁金属箔带和非晶箔带的尺寸，尺寸大小依据柱状基板的侧向展开面积而定；3）对柱状基板进行超声波清洗，除去其表面的杂质和氧化物，然后将柱状基板卡置在机械抓手内，柱状基板和机械抓手位于同一轴线上，柱状基板的两端端面中心处设有与左、右顶杆端部配合的凹槽，左、右顶杆的端部分别顶置在柱状基板的两端的凹槽内，且柱状基板能够相对左、右顶杆自由转动，柱状基板与超声波发生器之间形成固结接口；4）对金属箔带表面进行去膜处理，首先使用5‑10﹪的碱性水溶液进行超声清洗3‑6min，再用280‑400﹟的砂纸打磨至出现金属本身固有的光泽，最后对金属箔带用丙酮清洗干净即可；对非晶箔带用220～400﹟的砂纸打磨，然后清水清洗后吹干即可；5）采用热分析仪对非晶箔带的玻璃转变点T_g和晶化温度T_x进行测试，然后结合非晶箔带的T‑T‑T曲线图，避开鼻尖时间区域，以确定防晶化的最佳温度为420℃～430℃，然后以该温度对步骤4）中经过处理的非晶箔带进行恒温加热处理；6）将真空箱内的柱状基板快速加热至140℃～180℃，然后按照“金属箔带—非晶箔带”的顺序依次交替着将箔带通过传送机构输送到固结接口处，设置超声波发生器的参数：超声波成形施加的正压力为1700‑1800N、超声波振幅为14‑16μm、超声波发生器行进速度为28‑32 mm/s，然后使柱状基板和超声波发生器发生异步辊扎，让箔带与柱状基板之间在界面结合处实现互相咬合，最终层层固结形成叠层复合棒材。