【摘要】：塊體非晶合金(BMG)具有優(yōu)異的力學和耐腐蝕性能,已在多個領(lǐng)域獲得應(yīng)用,其中消費類電子產(chǎn)品精密件發(fā)展最快。電子產(chǎn)品精密件多有薄壁窄邊,成型難度較大,而成型性與鑄造壓力、熔體溫度和模具設(shè)計等工藝條件有關(guān),也與熔體與模具的潤濕性有關(guān),即與BMG成份和模具材質(zhì)有關(guān)。本文針對兩種成型難度有明顯差異的手機卡托模具,提出了一種用標準薄板試樣長度來量化BMG精密件成型難度的方法,在此基礎(chǔ)上對比了Zr_(55)Cu_(30)Ni_5Al_(10)(Zr55)和Zr_(52.5)Cu_(25)Ni_(9.5)Ti_6Al_7(Zr52.5)的成型性和玻璃形成能力(GFA)。采用自建的金屬熔體與常溫基板的潤濕性測試平臺,研究了Zr55、(Zr_(55)Cu_(30)Ni_5Al_(10))_(98)Er_2等合金熔體與紫銅、鉻銅、鉻鋯銅、鈹鎳銅、鈹鈷銅、碳化鎢銅、H13鋼以及石英片的潤濕性,采用掃描電鏡(SEM)和能譜分析(EDS)從形貌、元素分布、界面反應(yīng)等角度分析了各種合金熔體在不同材料表面潤濕性的差異。此外,結(jié)合脈沖等離子爆炸轟擊對多種銅合金進行了表面處理,研究了工藝參數(shù)對表面硬度的影響,通過SEM、EDS、XRD等測試手段從表面形貌和物相分析了表面處理的作用機制。針對寬邊和窄邊SIM手機卡托兩種精密件模具,采用噴鑄成型方法確定了熔體溫度相差較大的Zr55和Zr_(57)Nb_5Cu_(15.4)Ni_(12.6)Al_(10)(Zr57)可完整成型時的最低熔體溫度,在此溫度下制備截面為0.5?5 mm~2的薄板試樣,兩種成份制備的薄板試樣長度在誤差范圍內(nèi)相同,由此建立了精密件成型難易程度和簡單試樣長度的等價關(guān)系。測量了不同熔體溫度下Zr55和Zr52.5的標準薄板試樣長度和GFA,給出了兩個成份的可成型性-GFA關(guān)系圖。結(jié)果表明Zr55在較寬的熔體溫度范圍內(nèi)可保持較大的GFA,而Zr52.5可在達到較高可成型性時仍保持較好的GFA,這為選擇適于不同生產(chǎn)要求的成份提供了明確依據(jù)。通過潤濕性測試發(fā)現(xiàn)Zr55合金熔體與H13鋼表面產(chǎn)生粘附,通過EDS測試發(fā)現(xiàn)兩者發(fā)生了界面反應(yīng),由此說明H13鋼不適合作為非晶壓鑄用模具材料。而Zr55熔體在多種銅合金表面均不會出現(xiàn)粘附,其中與鈹鎳銅的接觸角最大,相比紫銅,鈹鎳銅的硬度有明顯優(yōu)勢,有潛力應(yīng)用于非晶壓鑄用模具材料。在Zr55合金中添加2%的Er元素后與各種銅合金的潤濕性稍有增加,但與石英的潤濕性明顯降低。用銅合金模具時,不宜在Zr基合金中加Er;用石英模具時,宜在Zr基合金中加Er。利用脈沖等離子爆炸轟擊對多種銅合金進行了表面處理,研究表明樣品表面均生成了W、W_2N和炭黑,并出現(xiàn)了局部熔化形成的熔瘤。多次數(shù)轟擊,低電容轟擊和不接地線轟擊的工藝條件,有利于熔瘤致密。轟擊處理會對銅合金表面造成影響,由表及里可能出現(xiàn)的區(qū)域為熔化區(qū)、再結(jié)晶區(qū)和回復區(qū),其區(qū)域硬度是依次增加的,因此表面熔化區(qū)應(yīng)該是硬度降低的主要原因。紫銅和碳化鎢銅適宜多次數(shù)轟擊處理。紫銅、鉻銅、鉻鋯銅和鈹鈷銅適合不接地轟擊處理。六種銅合金均不適宜高電容轟擊處理。
【圖文】：

圖 1-1 塊體非晶合金與傳統(tǒng)合金的抗拉強度與楊氏模量數(shù)據(jù)圖[8]體非晶合金具有優(yōu)異的綜合性能，因此在許多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用銹鋼手術(shù)刀在多次使用后刃口易出現(xiàn)損壞，但用 Zr 基塊體非保持鋒利。如圖 1-3 所示，由于 Zr 基塊體非晶合金在沖擊破損時彈的彈頭。如圖 1-4 所示，由于 ZrCuNiNbAl 塊體非晶合金能惰性氣體粒子，被 NASA 用作飛船的太陽風收集板，捕獲太圖 1-5 所示，由于 Zr 基塊體非晶具有良好的反彈性能和能量Technologies 公司用作壘球棒和網(wǎng)球拍的框架。由于 Zr 基塊體和耐腐蝕性，被用作了 Turning 手機的機身。述，BMG 具有很好的綜合性能，可以獲得廣泛的應(yīng)用，近年來精密件發(fā)展尤為迅速。Zr 基 BMG 最適于用作電子產(chǎn)品精密件，百種，因此選出適于生產(chǎn)消費類電子產(chǎn)品精密件的 Zr 基 BMG

非晶壓鑄用模具材料的選擇和優(yōu)化研究一方面，潤濕性也對模具材質(zhì)提出了一定的要求，，另外模具材以利于非晶的形成，且需要足夠的表面硬度來保證耐用性。本擇適于生產(chǎn)精密件的 Zr 基 BMG 成份，挑選出合適的銅合金作等離子爆炸轟擊對銅合金的表面改性作用。
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG23

【參考文獻】

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1 廖先金;陸磊;付青峰;周U

本文編號：2627137