[发明专利]一种非晶合金的高效加工方法

说明书

本发明提供一种非晶合金的高效加工方法，包括以下步骤：S1、粗加工：采用机床对合金被加工区域进行机械粗加工，加热使被加工区域升温，升温温度介于合金的晶化温度Tx与合金的熔化温度Tm之间，使合金被加工区域表面材料发生晶化；S2、精加工：采用机床对被加工区域进行机械精加工，去除被加工区域残留的晶化区域；其中，步骤S2精加工的同时对被加工区域进行冷却润滑，冷却温度介于合金的玻璃转化温度Tg与合金的晶化温度Tx之间，本发明非晶合金加工方法能够保持已加工表面非晶态，避免了室温加工中的不当升温和降温导致的材料晶化行为，获得高质量的非晶表面；可以避免材料高对加工刀具造成的损伤，延长刀具使用寿命，降低加工成本。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种非晶合金的高效加工方法。

背景技术

非晶合金又称金属玻璃，是采用压铸或吸铸法等铸造方法，利用熔体过冷形成非晶态结构材料的合金，在微观尺度上为单一均匀结构，不含空位、位错、晶界等晶体缺陷；具有优异的高强度、高硬度、高弹性极限以及良好的耐腐蚀和耐磨性。非晶合金所具有的结构特点虽然为工程应用提供了优异的新型材料，但也极大地限制了该类合金材料的二次加工制造，包括对该合金材料局部的车削、铣削、钻削、刨削、磨削等机械加工。非晶合金室温下为非晶态组织，当变形温度上升至玻璃转化温度Tg时，合金组织转变为过冷液相态；若变形温度进一步上升至晶化温度Tx，合金组织发生结晶、转变为晶态，合金失去原有的优异力学性能与化学性能。由于非晶合金晶化温度Tx低，采取传统金属加工手段加工非晶合金时，为防止已加工表面发生晶化，需要极大降低切削速度、进给量和背吃刀量，导致非晶合金加工效率极低。缺少合适的加工方法已成为制约非晶合金材料产业化应用的重要障碍。

非晶合金室温塑性差；合金晶化后虽然塑性好，但丧失了非晶优异性能；而过冷液相态下的合金不仅表现出良好的塑性，同时当变形温度下降至玻璃转化温度Tg以下时，合金组织恢复为非晶态。目前已公开了一种利用摩擦生热方式使合金处于过冷液相态的加工方法；但非晶合金为亚稳态材料，加工过程中不当的升温和降温易引起材料的晶化行为，使材料丧失非晶优异性能，且利用外部摩擦生热方法增加了非晶合金产品的加工工序和生产成本，不利于应用于机械加工生产实践。

因此，为了使非晶合金能够实现工业化加工，需要一种能够保持已加工表面非晶态的适应于非晶合金的高效加工方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种能够保持已加工表面非晶态的适应于非晶合金的高效加工方法。

发明的目的通过以下技术方案实现：

一种非晶合金的高效加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、粗加工：采用机床对合金被加工区域进行机械粗加工，加热使被加工区域升温，升温温度介于合金的晶化温度Tx与合金的熔化温度Tm之间，使合金被加工区域表面材料发生晶化；

S2、精加工：采用机床对被加工区域进行机械精加工，去除被加工区域残留的晶化区域；

其中，步骤S2精加工的同时对被加工区域进行冷却润滑，冷却温度介于合金的玻璃转化温度Tg与合金的晶化温度Tx之间。

粗加工时，待加工区域的温度超过合金对应的晶化温度Tx时，合金待加工区域表面材料发生晶化，再通过精加工除去粗加工时形成的残留晶化区域，粗加工形成的晶化表面材料硬度和强度降低，有利于合金的精加工，减少因合金材料强度高、硬度高导致加工刀具的损伤，精加工的冷却温度介于合金的玻璃转化温度Tg与合金的晶化温度Tx之间，使精加工形成的加工表面保持过冷液相态，加工完毕后，合金冷却至玻璃转化温度Tg以下，合金材料从过冷液相恢复为非晶态，保持了非晶态合金优异的力学性能，采用本发明提供的方法，在无需增加加工工序的条件下，避免了室温加工中的不当升温和降温导致的材料晶化行为，获得高质量的非晶表面；同时，可以避免因材料高强度高硬度的特性对加工刀具造成的损伤，延长加工刀具使用寿命，降低材料加工成本。