非晶合金零件成形技术研究进展

丁华平¹，龚攀^1,2，姚可夫³，邓磊¹，金俊松¹，王新云¹

1. 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室2. 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室3. 清华大学材料学院

摘 要：非晶合金作为一种结构不同于传统晶体金属、性能优异的新型材料一直是凝聚态物理学家和材料学家关注的热门领域。近几十年来,非晶合金的基础理论研究和制备工艺都取得了巨大进步,非晶合金作为一种极具应用前景的结构材料和功能材料,正在逐渐由实验室走向商业应用,推动科技发展。一种新材料想要最终走向商业应用,必须要有与之相适应的高生产率、低成本的零件成形技术。但是非晶合金的制备需要较快的冷却速率、高真空、高纯原料等苛刻条件,成本相对较高。同时非晶合金在室温下强度高、脆性大的特性使其难以机加工,热塑性成形时又极易发生晶化,难以成形大尺寸、复杂形状的零件,这严重限制了它的广泛应用。针对非晶合金的特点开发相应的零件成形技术成为学者们研究的重要课题。随着非晶成形能力较强的合金体系的出现,相应的非晶零件成形技术也得到了极大的发展。目前非晶合金的零件成形技术主要包括铸造成形、热塑性成形、焊接、粉末烧结、增材制造技术等,成形零件的尺寸极限跨及纳米至厘米尺度,复杂程度、制备和成形效率都得到大幅提升。但是每种成形技术都在成形效率、尺寸、性能、成本等方面有些许局限性,难以完全实现非晶合金零件的工业化生产和应用。本文简要综述了目前非晶合金铸造成形、热塑性成形、焊接、粉末烧结、增材制造技术的最新研究进展,分析了现有成形技术的优缺点及非晶合金成形的难点,最后指出外加能场复合、多种工艺复合的复合制造方式将是非晶合金零件成形技术未来发展的重要方向。

关键词：非晶合金;铸造;热塑性成形;焊接;粉末烧结;增材制造;