本發(fā)明涉及非晶合金連接領(lǐng)域，尤其涉及一種非晶合金熱擠壓裝置及方法。

背景技術(shù)：

非晶合金是20世紀(jì)材料領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，材料內(nèi)部原子排列呈長程無序短程有序結(jié)構(gòu)，沒有位錯和晶界等缺陷。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得非晶合金具有高強(qiáng)度、超塑性、高彈性、高硬度、高耐磨性和高耐腐蝕性能。在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

然而非晶合金在應(yīng)用中面臨兩個問題：一是制品尺寸的限制，非晶合金的成分設(shè)計一直沒有成熟、定量的理論，滿足工程需要的大尺寸非晶合金制品的制備非常困難。二是與結(jié)構(gòu)和性能完全不同的非晶合金的結(jié)合使用。因此，非晶合金的連接研究尤為重要，成為制備大塊非晶合金并擴(kuò)大其工程應(yīng)用范圍的一個重要方法。

在眾多非晶體系中，鋯基非晶憑借其強(qiáng)大的玻璃形成能力(GFA)和寬的過冷液相區(qū)以及一系列優(yōu)異的力學(xué)性能脫穎而出，成為研究和應(yīng)用最為廣泛的非晶合金。

現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于非晶合金連接的技術(shù)主要有黏接和焊接方法。關(guān)于黏合方法，首先黏合劑的選擇很受限制，再者黏接得到的連接接口強(qiáng)度并不理想，在環(huán)境光、熱、濕氣等因素下，黏合劑會產(chǎn)生老化斷裂等現(xiàn)象。非晶合金的焊接主要采用兩種方法：一是液相連接，如爆炸焊、電火花焊、電子束焊、激光焊等，這類連接方法依靠高能量密度的焊接方法，將非晶合金迅速加熱至熔點(diǎn)以上，快速冷卻形成接口。二是固相連接，如摩擦焊、冷軋焊、電阻焊和超聲波焊等，現(xiàn)有非晶合金有采用電阻焊接方法，具體通過一種非晶合金與工件觸接后，利用連接電極施加壓力，并通過電流所產(chǎn)生的電阻熱將所述非晶合金和所述焊接工件焊接在一起的連接方法。所述方法擠壓力過小，且擠壓溫度難以控制。也有利用超聲波焊接方法，還有一種將塊體非晶合金棒坯封閉于包套中共同加熱到過冷液相區(qū)，然后將工件轉(zhuǎn)入液態(tài)擠壓機(jī)模腔，擠壓獲得帶有包套的塊體非晶坯件的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明第一目的是提供一種非晶合金熱擠壓裝置，該裝置可以有效降低成型力，有效校直成型工件，通過凹模拼塊和夾緊裝置的配合，實(shí)現(xiàn)拆卸方便的同時防止擠壓飛邊的產(chǎn)生，提高成型精度。

本發(fā)明的第二目的是提供一種擴(kuò)大非晶合金應(yīng)用尺寸的方法，該方法利用非晶合金在過冷液相區(qū)較低強(qiáng)度、粘度和硬度的內(nèi)在秉性，以及異質(zhì)合金如超強(qiáng)度鋁/鎂合金在高溫變形時較低的變形抗力，將塊體非晶合金和異質(zhì)合金共同熱擠壓實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度連接，擴(kuò)大非晶合金的應(yīng)用尺寸，同時形成強(qiáng)韌性功能的選擇性結(jié)合，滿足某些情況下非晶合金由于室溫脆性而產(chǎn)生的缺憾，可以有效擴(kuò)展非晶合金的應(yīng)用，有效提高了非晶合金的性能，利于降低擠壓力。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供的第一個技術(shù)方案：

一種非晶合金熱擠壓裝置，包括：

凸模和帶有擠壓腔的凹模，在擠壓腔內(nèi)設(shè)置非晶合金與異質(zhì)合金，凸模在外力作用下對擠壓腔內(nèi)的非晶合金與異質(zhì)合金進(jìn)行擠壓，凹模內(nèi)設(shè)置用于對非晶合金與異質(zhì)合金進(jìn)行加熱的電熱元件，非晶合金與異質(zhì)合金受熱后在凸模的擠壓作用下進(jìn)入到成型腔內(nèi)成型，成型腔的體積小于擠壓腔的體積，電熱元件可以設(shè)于凹模內(nèi)或者凹模外，本發(fā)明中非晶合金針對的主要是鋯基非晶，擠壓腔的底部逐漸收縮，成型腔的形狀與工件的形狀相同。

上述適用于非晶合金的熱擠壓裝置，無需采用現(xiàn)有技術(shù)中的焊接方案，成型速度快，擠壓溫度通過電熱元件實(shí)現(xiàn)控制，較為方便地對擠壓溫度進(jìn)行控制，凸模與凹模在擠壓腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)非晶合金和異質(zhì)合金的連接，彌補(bǔ)非晶合金由于室溫脆性而產(chǎn)生的缺憾，如對非晶合金不能進(jìn)行攻絲的問題。此外，經(jīng)過大塑性變形，可以使鋁/鎂合金得到細(xì)晶強(qiáng)化。同時，鋁/鎂合金致密度小，異質(zhì)結(jié)合后，使得非晶制品更滿足輕量化要求。

其中，所述凹模包括至少兩個拼塊，拼塊以模具中軸線進(jìn)行拼合，拼塊拼裝形成所述的擠壓腔，通過拼裝擠壓腔的設(shè)置，便于成型冷卻后，拆開凹模取出成型件，避免損壞成型件，為了確保擠壓成型效果，在所述凹模的外部套有用于環(huán)向擠壓凹模的夾緊套，夾緊套對拼裝的凹模起到一個擠壓作用，夾緊套采用和凹模相同的材料，優(yōu)選地，凹模和夾緊套采用熱作模具鋼H13。

優(yōu)選地，擠壓腔為圓柱形狀，擠壓腔的底部呈錐形形狀，成型腔內(nèi)部的形狀與預(yù)計成型件的形狀相匹配，如可以是長條狀。

所述凹模為倒圓臺形狀，這樣凹模的外壁與夾緊套內(nèi)壁采用錐形面方式進(jìn)行結(jié)合，保證貼合效果，二者貼合面切線與所述模具中軸線具有3°-5°的夾角；

所述夾緊套內(nèi)部與所述凹模緊密貼合。

所述的熱擠壓裝置還包括設(shè)于所述凹模上部的用于從上方擠壓凹模的緊固壓板，緊固壓板中部開有用于凸模穿過的通孔，通孔直徑小于所述凹模上表面直徑，以保證緊固壓板的下壓作用；

進(jìn)一步地，所述夾緊套與所述的緊固壓板之間設(shè)有連接件，連接件為螺栓，在夾緊套上設(shè)置盲孔作為螺栓的插入孔，在凹模的各拼塊上均開有一盲孔。

所述凹模上表面高于所述夾緊套的上表面，凹模下表面稍高于夾緊套的下表面，因?yàn)檠b配好的凹模拼塊隨著緊固壓板和夾緊套之間螺栓擰緊，凹模相對于夾緊套會向下有微小的移動，正是這個移動使得凹模拼塊之間的間隙減小，這也正是夾緊套和緊固壓板的作用，同時，夾緊套與緊固壓板的設(shè)置，有效避免擠壓過程成型件在拼塊結(jié)合面處產(chǎn)生飛邊。

所述成型腔設(shè)于凹模內(nèi)，所述成型腔的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)向套，導(dǎo)向套設(shè)于凹模的外側(cè)，所述導(dǎo)向套通過緊固件與所述凹模固定，導(dǎo)向套內(nèi)具有與成型腔在一條直線的導(dǎo)向通道以對長直形狀的成型件進(jìn)行較直。

所述導(dǎo)向套通過緊固件與所述凹模固定，緊固件為螺栓，螺栓的位置不影響到擠壓腔的位置，所述導(dǎo)向套內(nèi)導(dǎo)向通道的尺寸略大于所述成型腔的尺寸，在成型腔出口處由大直徑圓弧過渡形成，以減小成型件在導(dǎo)向通道向下運(yùn)動時的摩擦。

在所述凹模內(nèi)設(shè)置溫度測量元件，溫度測量元件與溫度控制器連接，溫度控制器與所述電熱元件連接，溫度測量元件測量溫度反饋到溫度控制器，溫度控制器控制電熱元件的加熱速率和加熱溫度。

所述凸模與直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動凸模以設(shè)定速率進(jìn)入到凹模內(nèi)的擠壓腔中，直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以為壓力機(jī)，實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)以設(shè)定壓力壓持凸模，凹模內(nèi)的擠壓腔深度為凹模厚度的四分之三或者是五分之四或者在二者之間，保證凸模的豎直擠壓。

本發(fā)明提供的第二方案是：

一種擴(kuò)大非晶合金應(yīng)用尺寸的方法，利用非晶合金與異質(zhì)合金進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)一步采用所述的一種非晶合金熱擠壓裝置。

上述方法具體步驟如下：

1)對塊體的非晶合金、異質(zhì)合金清洗、干燥后備用；在清洗之前要進(jìn)行切割、打磨和拋光；

2)電熱元件加熱到設(shè)定溫度后保溫設(shè)定時間；該設(shè)定溫度為擠壓溫度，擠壓溫度位于非晶合金過冷液相區(qū)(玻璃化溫度Tg和晶化溫度Tx之間)和異質(zhì)鋁/鎂合金的常規(guī)熱擠壓溫度范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)定擠壓溫度后再放入合金材料，減少非晶合金的熱狀態(tài)時間，防止發(fā)生晶化；

3)將設(shè)定高度比的非晶合金、異質(zhì)合金放入擠壓腔內(nèi)；非晶合金與鋁/鎂合金的高度比優(yōu)選為1:1—1：3，在比例下，保證凸模在擠壓模腔內(nèi)的長度，保證凸模豎直擠壓，同時通過限定擠壓坯料總高度來限定擠壓時間，防止非晶保溫時間過長發(fā)生晶化，非晶合金與鋁/鎂合金的總高度＜(擠壓速度x 10min)，以保證非晶合金不發(fā)生晶化。

4)在擠壓腔內(nèi)凸模以設(shè)定的速度對非晶合金、異質(zhì)合金進(jìn)行擠壓；通過導(dǎo)向套對工件進(jìn)行較直，非晶合金在高速下擠壓容易導(dǎo)致擠壓力過大，使非晶合金發(fā)生晶化，因此，優(yōu)選方案是，鋯基非晶與鋁/鎂合金共同擠壓的速度設(shè)置為2--5mm/min。

5)擠壓結(jié)束后，卸載凸模的擠壓力，停止加熱，對模具進(jìn)行降溫；

6)拆除凸模，收集成型的工件。

成型件的取樣過程為：先拆卸導(dǎo)向套，然后拆卸緊固壓板，將凹模拼塊及工件一起從夾緊套中取出，分離凹模拼塊，得到工件；導(dǎo)向套和凹模都是拼塊，都是為了取樣方便。

鈦合金、鎂合金和鋁合金是目前最常用的三種輕量化合金材料，但每種材料的熱擠壓適合溫度不同，鋁/鎂合金常規(guī)熱擠壓溫度分別為250-550℃和300-450℃，和鋯基非晶的過冷液相區(qū)(350℃-500℃)有相當(dāng)區(qū)間長度的重合，鈦合金的熱擠壓溫度一般為700-900℃，和鋯基非晶的過冷液相區(qū)不重合。因此，在本發(fā)明中僅選用鎂/鋁合金作為異質(zhì)合金。

同時，對于非晶合金，常溫下其硬度高、強(qiáng)度大但是具室溫脆性，無法在常溫狀態(tài)下進(jìn)行擠壓。本申請選擇的擠壓溫度在350-500℃之間，此時鋁/鎂合金由于溫度高，流動應(yīng)力降低，可以降低擠壓力。

此外，本發(fā)明擠壓工藝坯料放置順序先放置非晶合金，后放置鋁/鎂合金。坯料在擠壓過程中摩擦力較大，擠壓完成后剩余坯料容易粘在模腔內(nèi)壁，由于非晶合金具有高的耐腐蝕性，不易清洗，而鋁合金和鎂合金可以分別用NaOH溶液和HCl溶液進(jìn)行腐蝕清洗。因此本發(fā)明擠壓工藝坯料放置順序?yàn)橄确胖梅蔷Ш辖?，后放置鋁/鎂合金，使得非晶合金先行擠出，剩余坯料為鋁/鎂合金。擠壓工序完成后可以通過NaOH溶液和HCl(硫脲和十二烷基苯磺酸鈉做緩蝕劑)溶液分別對擠壓腔內(nèi)鋁合金和鎂合金殘留坯料進(jìn)行腐蝕清洗，有助于保護(hù)模具。

上述非晶合金的熱擠壓連接工藝，無需采用現(xiàn)有技術(shù)中的焊接和黏結(jié)方案，結(jié)合界面缺陷少、強(qiáng)度高?？沙浞掷梅蔷Ш辖鹪谄溥^冷液相區(qū)內(nèi)較低強(qiáng)度、粘度和硬度的內(nèi)在秉性，以及異質(zhì)合金如超強(qiáng)度鋁/鎂合金在高溫變形時較低的變形抗力，通過大變形和高溫軟化實(shí)現(xiàn)鋯基非晶合金及鋁/鎂合金的共同變形及連接。擠壓過程操作簡單，無需大能量密度熱源、無污染、安全經(jīng)濟(jì)。非晶合金和異質(zhì)合金的連接件，擴(kuò)大了非晶合金的應(yīng)用尺寸，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)韌性功能的選擇性結(jié)合，彌補(bǔ)了某些情況下非晶合金由于室溫脆性而無法加工的缺憾，例如非晶合金由于室溫脆性無法進(jìn)行攻絲加工時，可在連接件的異質(zhì)合金部位進(jìn)行攻絲。同時，鋁/鎂合金密度小，異質(zhì)結(jié)合后，使得非晶制品更滿足輕量化要求。此外，經(jīng)過大塑性變形的鋁/鎂合金也因?yàn)榧?xì)晶強(qiáng)化而提高了強(qiáng)度。

本發(fā)明的有益效果：

(1)實(shí)現(xiàn)了非晶合金和異質(zhì)鋁/鎂合金的縱向連接，擴(kuò)大了非晶合金應(yīng)用尺寸范圍，可以在空間上實(shí)現(xiàn)鋁/鎂合金的塑韌性和非晶合金高硬度高耐磨耐蝕性的擇優(yōu)結(jié)合，解決非晶難以加工的困難，同時使得非晶更滿足輕量化要求。

(2)擠壓溫度位于非晶合金過冷液相區(qū)和異質(zhì)鋁/鎂合金的常規(guī)熱擠壓溫度范圍內(nèi)，非晶合金與異質(zhì)合金都處于低應(yīng)力超塑性狀態(tài)，利于降低擠壓力，促進(jìn)界面結(jié)合。

(3)熱擠壓過程中兩種合金材料在模腔內(nèi)受三向壓應(yīng)力狀態(tài)，變形率大，促進(jìn)異質(zhì)材料在接觸面的元素擴(kuò)散，并可能在結(jié)合面形成微結(jié)構(gòu)強(qiáng)化連接結(jié)構(gòu)，促進(jìn)界面結(jié)合，同時，大塑性變形會使鋁/鎂合金得到細(xì)晶強(qiáng)化。

(4)在熱擠壓過程中由于擠壓溫度和擠壓速度的準(zhǔn)確實(shí)時控制，使得制備出的結(jié)合工件在非晶部位保持良好的非晶狀態(tài)，結(jié)合部位不產(chǎn)生金屬間化合物，各結(jié)合部位保持原有功能。

(5)本發(fā)明擠壓裝置，凹模與夾緊套通過錐形面可實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合，緊固壓板和夾緊套的螺栓固定，在凸模和凹模配合擠壓過程中，兩凹模拼塊配合越來越緊，防止工件飛邊的產(chǎn)生，同時利于拆卸。

(6)該發(fā)明設(shè)置的凹模和導(dǎo)向套可以有效較直擠出的工件，拼塊設(shè)計可以更方便工件取出。(7)本發(fā)明可以通過改變擠壓型腔，成型腔帶形狀、凹模和凸模尺寸來生產(chǎn)具有不同截面形狀和尺寸的非晶合金與異質(zhì)合金連接體的型材。

(8)本發(fā)明對壓力機(jī)設(shè)備沒有特殊要求，擠壓過程操作簡單，無需大能量密度熱源、無污染、安全經(jīng)濟(jì)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明通過共同熱擠壓，實(shí)現(xiàn)塊體非晶合金和鋁/鎂合金異質(zhì)連接方法的流程圖。

圖2是本發(fā)明方法擠壓坯料裝配圖。

圖3是本發(fā)明擠壓坯料的放置順序示意圖。

圖4為實(shí)施例1所制得的鋯基非晶與鋁合金連接件宏觀形貌圖。

圖5為實(shí)施例1所制得的鋯基非晶與鋁合金連接件非晶部位的XRD譜圖。

圖6為實(shí)施例1所制得的連接件的結(jié)合界面在EPMA下放大1000倍微觀形貌圖。

圖7為實(shí)施例1所制得的連接件結(jié)合界面處EPMA-DES能譜成分分析圖。

圖中，1.電熱元件，2.擠壓腔，3.成型腔，4.導(dǎo)向套，5.導(dǎo)向通道，6.非晶合金，7.螺栓，8.鋁合金/鎂合金預(yù)制件，9.定位銷，10.夾緊套，11.螺栓，12.緊固壓板，13.溫度測量元件，14.凸模，15.凹模。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

如圖2、圖3所示，一種非晶合金熱擠壓裝置，包括：

模具包括凹模15和凸模14，凸模14為棒狀，凹模15內(nèi)設(shè)有擠壓腔2，且凹模15在擠壓腔2外設(shè)置電熱元件如電熱元件1，凸模14的長度長于擠壓腔2的深度，擠壓腔2與設(shè)定形狀的成型腔3相連通，成型腔3的體積小于擠壓腔2的體積，成型腔3與外界相通或者通過導(dǎo)向套4與外界相通，凸模14與凹模15配合在擠壓腔2內(nèi)擠壓非晶合金和異質(zhì)合金并通過成型腔3對非晶合金6與異質(zhì)合金成型。其中，所述凹模15包括至少兩個拼塊，拼塊之間設(shè)置定位銷9，以防止拼塊之間在豎直方向發(fā)生錯動，保證貼合緊密，拼塊以模具中軸線進(jìn)行拼合，拼塊拼裝形成所述的擠壓腔，為了確保擠壓成型效果，在所述凹模15的外部套有用于環(huán)向擠壓凹模15的夾緊套10；為了保證擠壓腔的溫度，避免對工作人員燙傷，在整個裝置不影響擠壓操作和成型腔處的部位都包裹上隔熱材料，隔熱材料可以為陶瓷纖維隔熱棉(圖中未示出)。

上述適用于非晶合金的熱擠壓裝置，無需采用現(xiàn)有技術(shù)中的焊接方案，成型速度快，擠壓溫度通過電熱元件實(shí)現(xiàn)控制，較為方便地對擠壓溫度進(jìn)行控制，凸模14與凹模15在擠壓腔2內(nèi)擠壓非晶合金和異質(zhì)合金進(jìn)而在成型腔內(nèi)成型，成型后的工件可落入到帶有導(dǎo)向通道5的導(dǎo)向套4內(nèi)，導(dǎo)向通道5可用于對工件形狀進(jìn)行較直，同時可方便對成型工件的取出，該裝置比如，解決非晶合金不能完成的攻絲問題。此外，經(jīng)過大塑性變形，可以使鋁/鎂合金得到細(xì)晶強(qiáng)化。同時，鋁/鎂合金致密度小，異質(zhì)結(jié)合后，使得非晶制品更滿足輕量化要求。

所述凹模15為倒圓臺形狀，這樣凹模15的外壁與夾緊套10內(nèi)壁采用錐形面方式進(jìn)行結(jié)合，保證貼合效果，二者貼合面切線與所述模具中軸線具有3°-5°的夾角；所述夾緊套10內(nèi)部與所述凹模15緊密貼合。

所述凹模15上表面高于所述夾緊套10的上表面，凹模15下表面稍高于夾緊套10的下表面。

所述的熱擠壓裝置還包括設(shè)于所述凹模15上部的用于從上方擠壓凹模15的緊固壓板12，緊固壓板12中部開有用于凸模14穿過的通孔；

所述夾緊套10與所述的緊固壓板12之間設(shè)有連接件，連接件為螺栓11，在夾緊套10上設(shè)置盲孔作為螺栓11的插入孔，在各拼塊上各開有一盲孔。

所述導(dǎo)向套4通過緊固件與所述凹模14固定，緊固件為螺栓7，螺栓的位置不影響到擠壓腔的位置，所述導(dǎo)向套內(nèi)導(dǎo)向通道的尺寸大于所述成型腔的尺寸，在成型腔出口處由大直徑圓弧過渡形成，這樣在成型后，從凹模14上拆卸導(dǎo)向套4，然后再從夾緊套10中取出凹模14，分離凹模14，在凹模14中取出帶有有剩余坯料的成型工件。

在所述凹模內(nèi)設(shè)置溫度測量元件13，溫度測量元件13與溫度控制器連接，溫度控制器與所述電熱元件連接，溫度測量元件測量溫度反饋到溫度控制器，溫度控制器控制電熱元件的加熱速率和加熱溫度。

所述凸模14與直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接，直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動凸模以設(shè)定速率進(jìn)入到凹模15內(nèi)的擠壓腔2中，直線驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以為壓力機(jī)，實(shí)現(xiàn)壓力機(jī)以設(shè)定壓力壓持凸模14，凹模15內(nèi)的擠壓腔深度為凹模厚度的四分之三或者是五分之四或者在二者之間，保證凸模14的豎直擠壓。

如圖1所示，本發(fā)明在非晶合金過冷液相區(qū)內(nèi)，通過共同熱擠壓，實(shí)現(xiàn)非晶合金與鋁/鎂合金連接的方法，包括以下步驟：

1)對圓柱狀的塊體非晶合金和鋁/鎂合金進(jìn)行切割、打磨、拋光和清洗，得到具有新鮮表面的預(yù)制件，置于真空干燥箱備用。本實(shí)施方式中非晶合金6材料為直徑為10mm的Zr₆₈Cu₁₂Ni₉Ti₈Be₃非晶棒，鋁合金材料為直徑10mm的7075鋁合金圓棒。鎂合金材料為直徑10mm的AZ31B鎂合金圓棒，本步驟具體包括以下子步驟：

1-1)采用線切割將非晶合金6和鋁/鎂合金預(yù)制件8切割成規(guī)定尺寸，鋯基非晶、7075鋁合金和AZ31B鎂合金高度分別為5mm、10mm和10mm；

1-2)先后用細(xì)顆粒砂紙和金相拋光布磨平非晶合金6和鋁/鎂合金待結(jié)合表面并拋光，以去除表面氧化層；

1-3)將磨拋后的非晶合金和鋁合金預(yù)制件放在超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲波清洗，得到圓柱狀非晶合金預(yù)制件6和鋁合金/鎂合金預(yù)制件8，清洗后放入真空保溫爐里真空保護(hù)，防止氧化；

2)組裝擠壓裝置，采取5℃/min的加熱速度對擠壓裝置進(jìn)行加熱，模具上設(shè)有電熱元件1和溫度測量元件13，溫度測量元件13可實(shí)時準(zhǔn)確反饋模具靠近擠壓腔2部位的溫度，通過反饋到溫度控制器自動調(diào)節(jié)加熱速率和溫度。對擠壓模具凸模14、凹模15、夾緊套10、導(dǎo)向套4和緊固壓板12同時進(jìn)行加熱，擠壓溫度界于非晶玻璃化溫度Tg和晶化溫度Tx之間，為降低擠壓力，在可選擇溫度區(qū)間內(nèi)盡可能選擇較高溫度。加熱至目標(biāo)溫度后繼續(xù)保溫10min左右以達(dá)到穩(wěn)態(tài)均勻溫度場，再進(jìn)行其他操作。

溫度測量元件13采用K型熱電偶，直徑為2mm，溫度測量范圍在0-1100℃，電熱元件采用模具加熱棒，直徑為6mm，在凹模上設(shè)置測溫孔(用于放置熱電偶)兩個，加熱孔(用于放置加熱棒)4個，均勻分布，相應(yīng)地，在緊固壓板上設(shè)置用于熱電偶和電熱棒穿過的開孔。

3)對非晶和鋁合金預(yù)制件進(jìn)行擠壓，本步驟具體包括以下子步驟：

3-1)將加熱到擠壓溫度的凸模14迅速取出，迅速將圓柱狀非晶預(yù)制件6置于擠壓腔2內(nèi)，在非晶預(yù)制件上部放置鋁合金或鎂合金預(yù)制件8，擠壓凸模14置于鋁合金預(yù)制件之上，調(diào)整壓力機(jī)上壓頭，以產(chǎn)生5-10MPa的預(yù)緊力；

3-2)鋁合金或鎂合金預(yù)制件8于模腔2內(nèi)保溫2-3min，溫度均勻保持在設(shè)定擠壓溫度后進(jìn)行擠壓操作。以2mm/min的擠壓速率對非晶合金6和鋁合金或鎂合金預(yù)制件8進(jìn)行共同擠壓，本實(shí)施例僅以生產(chǎn)棒狀型材為例，通過改變成型腔形狀可以得到不同截面形狀的型材；

3-3)根據(jù)擠壓預(yù)制件長度設(shè)置擠壓桿位移，成型腔出口尺寸略大于成型腔上部的尺寸，成型腔出口設(shè)置導(dǎo)向套4，擠出的非晶與異質(zhì)合金連接棒經(jīng)過直徑略大于型材尺寸的導(dǎo)向套導(dǎo)向通道5，進(jìn)行校直，保證棒狀坯料在擠出后不彎曲。擠壓過程結(jié)束后，立刻停止加熱，卸載擠壓力，并對模具進(jìn)行快冷降溫。

(4)模具及工件冷卻至室溫后，拆卸模具，獲得工件。擠壓腔內(nèi)剩余的鋁合金或鎂合金坯料分別用NaOH溶液或HCl(硫脲和十二烷基苯磺酸鈉做緩蝕劑)溶液進(jìn)行腐蝕清洗。

實(shí)施例1

在Zr₆₈Cu₁₂Ni₉Ti₈Be₃過冷液相區(qū)(355℃-445℃)和7075鋁合金常規(guī)擠壓溫度(250℃-550℃)之中選擇溫度440℃，對Φ10mm×5mm的Zr₆₈Cu₁₂Ni₉Ti₈Be₃非晶合金和Φ10mm×5mm的7075鋁合金以3mm/min的擠壓速率進(jìn)行共同熱擠壓，實(shí)現(xiàn)了Zr₆₈Cu₁₂Ni₉Ti₈Be₃鋯基非晶和7075鋁合金的連接。

選擇實(shí)施例1作為代表實(shí)施例，對鋯基非晶與7075鋁合金熱擠壓連接得到的成型工件進(jìn)行宏觀形貌分析、XRD、EPMA下放大1000倍觀察、EPMA-DES成分分析，結(jié)果如圖4到圖7所示。

圖4為實(shí)施例1所制得的鋯基非晶/7075鋁合金連接件宏觀形貌圖，可以看到非晶合金的縱向尺寸得到擴(kuò)大，異質(zhì)合金接口宏觀形貌良好。此外，連接件得過所述裝置導(dǎo)向套的有效較直。

圖5為實(shí)施例1所制得的鋯基非晶/7075鋁合金連接件非晶部位的XRD譜圖，可以看出經(jīng)過擠壓異質(zhì)連接的非晶合金仍然保持良好的非晶狀態(tài)。

圖6為實(shí)施例1所制得的鋯基非晶/7075鋁合金連接件，其非晶與鋁合金連接界面在EPMA下放大1000倍觀察的微觀形貌圖，可以看到非晶與鋁合金結(jié)合界面平整，無夾雜或空洞缺陷。

圖7為實(shí)施例1所制得的鋯基非晶/7075鋁合金連接件，其非晶與鋁合金連接界面處EPMA-DES能譜成分分析圖。可以看到在異質(zhì)合金結(jié)合界面處元素擴(kuò)散明顯。

實(shí)施例2

在Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀過冷液相區(qū)(409.7℃-493.7℃)和7075鋁合金常規(guī)擠壓溫度(250℃-550℃)之中，選擇溫度485℃，對Φ10mm×5mm的Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀非晶合金和Φ10mm×10mm7075鋁合金以4mm/min的擠壓速率進(jìn)行共同熱擠壓，實(shí)現(xiàn)了Zr₅₅Al₁₀Ni₅Cu₃₀鋯基非晶和鋁合金的連接。

非晶部位保持良好的非晶狀態(tài)，結(jié)合部位未發(fā)現(xiàn)金屬間化合物，結(jié)合界面平整，結(jié)合區(qū)元素擴(kuò)散明顯。

實(shí)施例3

在Zr₆₈Cu₁₂Ni₉Ti₈Be₃過冷液相區(qū)(355℃-445℃)和AZ31B鎂合金常規(guī)擠壓溫度(300℃-450℃)之中，選擇溫度440℃，對Φ10mm×5mm的Zr₆₈Cu₁₂Ni₉Ti₈Be₃非晶合金和Φ10mm×15mm的AZ31B鎂合金以2mm/min的擠壓速率進(jìn)行共同熱擠壓，實(shí)現(xiàn)了鋯基非晶和AZ31B鎂合金的連接。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。