阅读说明：本技术 非晶合金榫卯结构 (Amorphous alloy mortise and tenon joint structure ) 是由 沙振东 林伟辉 滕云 于 2021-08-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了非晶合金榫卯结构,本发明通过非晶合金的B构件将A构件和C构件连接在一起,连接方式采用榫卯结构连接,榫卯结构采用非晶合金这种材料,具有优异的力学性能,抗拉、压强度极高,因此非晶合金榫卯结构更加牢固可靠。由于非晶合金具有良好的热塑性,成型不受限于结构形式,可以从微纳尺度到宏观的多尺度精确制备,加工成各种精度极高的榫卯构件,榫和卯可以更紧密地咬合。非晶合金耐磨耐腐蚀,制备得到的榫卯结构耐用安全,且具有很长的使用寿命,相应的机械结构不需要频繁更换零部件,节约了使用成本。非晶合金具有很强的弹性变形能力和大弹性极限,其使用性能和使用寿命远超传统合金的榫卯结构。(The invention discloses an amorphous alloy mortise and tenon structure, wherein a component A and a component C are connected together through a component B of amorphous alloy, the connection mode adopts mortise and tenon structure connection, the mortise and tenon structure adopts amorphous alloy material, and the amorphous alloy mortise and tenon structure has excellent mechanical property and extremely high tensile strength and pressure intensity, so that the amorphous alloy mortise and tenon structure is firmer and more reliable. The amorphous alloy has good thermoplasticity, the forming is not limited by the structural form, the amorphous alloy can be accurately prepared from micro-nano scale to macro-scale in a multi-scale mode, various tenon-and-mortise components with extremely high precision can be processed, and the tenon and the mortise can be more tightly occluded. The amorphous alloy is wear-resistant and corrosion-resistant, the prepared tenon-and-mortise structure is durable and safe, the service life is long, the corresponding mechanical structure does not need to frequently replace parts, and the use cost is saved. The amorphous alloy has strong elastic deformation capability and large elastic limit, and the service performance and the service life of the amorphous alloy far exceed those of a tenon-and-mortise structure of the traditional alloy.)

非晶合金榫卯结构

技术领域

本发明涉及非晶合金材料结构组装领域，具体涉及非晶合金榫卯结构。

背景技术

非晶态合金，简称非晶合金，是将金属材料加热至熔融状态然后快速冷却获得的非晶态固体。与传统晶态金属材料相比，由于非晶合金中原子排布无序，非晶合金表现出许多独特的物理、化学、力学性能，如高强度、高弹性极限、耐磨损、耐腐蚀等，以及良好的热塑性。尽管非晶合金具有许多优异的性能，但是，由于非晶合金所能制备得到的临界尺寸小，严重限制了非晶合金在结构工程中的使用。

针对非晶合金临界尺寸小的问题，最有效的方法就是寻找玻璃形成能力强的非晶合金材料或者采用更快的冷却速率制备非晶合金。但目前只能遵循一些经验准则去寻找玻璃形成能力强的合金体系，且该过程需要大量的人力物力。另外，采用更快的冷却速率制备非晶合金，也需要昂贵的设备和复杂的制备流程，会极大增加制备成本。目前为止所能制备得到的“大尺寸非晶合金”的最大尺寸也才十几厘米，并且仅仅是某一个维度能达到这个尺寸，远远不能满足实际结构工程中的要求。另一种方法是通过焊接技术制备大尺寸非晶合金。但是，焊接过程中仍然存在一些突出问题，例如：焊缝晶化影响接头的力学性能；过冷液相区下的超塑性影响非晶合金的成功焊接。近些年来，增材制造技术为大尺寸、复杂非晶合金构件的制备提供了一种可能。但目前3D打印的非晶合金构件存在着很多缺点，例如：晶化相难以避免；成分不均匀；内部存在缺陷；后续仍需额外工艺。总的来说，现有技术依旧无法突破非晶合金的尺寸限制以及实现复杂非晶合金构件的制备。

发明内容

榫卯技术是古代中国木匠的智慧结晶。榫卯结构在中国具有几千年的历史，形成了种类繁多的榫卯结构，是一种巅峰技艺。本发明的目的在于克服上述非晶合金的不足：将非晶合金应用于榫卯结构，提出非晶合金榫卯结构，通过拼、接、契、合的组装方式突破非晶合金的尺寸限制，实现复杂非晶合金构件的制备，改进非晶合金的缺点并充分利用非晶合金材料的优异力学性能。此外，也可以利用非晶合金榫卯构件连接异质结构。由于非晶合金具有优异力学性能，因此，非晶合金榫卯结构可以更牢固地连接异质结构，同时可以克服不同材质之间无法采用焊接连接的缺点。本发明简单有效，能够扩大非晶合金在结构工程和微零件组装中的应用，并改善榫卯结构的使用性能。

为了达到上述目的，本发明包括A构件、B构件和C构件，B构件为非晶合金材质，A构件和B构件之间通过榫卯结构连接，B构件和C构件之间通过榫卯结构连接。

非晶合金的构件采用快速冷却或热塑成型技术或增材制造技术加工制备。

B构件的两端开设有凸结构，A构件和C构件上均开设有凹结构，B构件的凸结构插入A构件和C构件的凹结构内。

A构件、B构件和C构件的表面平齐。

A构件、B构件和C构件的材质均为非晶合金。

A构件、B构件和C构件中，有两个构件的材质为非晶合金，其余构件的材质不同于非晶合金。

A构件、B构件和C构件中，只有一个构件的材质为非晶合金，其余构件的材质不同于非晶合金。

其余构件的材质相同或不同。

与现有技术相比，本发明通过非晶合金的B构件将A构件和C构件连接在一起，连接方式采用一榫、一卯相互驳接。该方式不用一根钉一片铁一滴胶，严丝合缝，就能自然拼装出一个大尺寸的非晶合金结构，克服了非晶合金制备临界尺寸小以及焊接中存在的不足。与此同时，榫卯结构采用非晶合金这种材料，具有优异的力学性能，抗拉、压强度极高，因此非晶合金榫卯结构更加牢固可靠。由于非晶合金具有良好的热塑性，成型不受限于结构形式，可以从微纳尺度到宏观的多尺度精确制备，加工成各种精度极高的榫卯构件，榫和卯可以更加严丝合缝地咬合。非晶合金耐磨耐腐蚀，制备得到的榫卯结构耐用安全，且具有很长的使用寿命，相应的机械结构不需要频繁更换零部件，节约了使用成本。非晶合金具有很强的弹性变形能力和大弹性极限，因此制备得到的榫卯结构可以承受大载荷的多次加载，其使用性能和使用寿命远超传统合金的榫卯结构。本发明思路简单，一个个较小尺寸的非晶合金构件，通过榫、卯连接的方式形成更大尺寸的部件，能够有效地扩大非晶合金在结构工程和微零件组装中的应用，是解决目前限制非晶合金应用的一种有效方法，而且可以对榫卯结构进行精确调整，以满足各种服役环境的性能需求。此外，将非晶合金榫卯构件用于拼接异质结构，可以避免焊接中存在的缺陷，如：咬边、焊瘤、凹陷、气孔、夹渣等。对于本身就不宜采用焊接方式连接的材料而言，此方式可以克服不同材质之间无法采用焊接连接的缺点，并且具有优异力学性能的非晶合金榫卯能有效地起到承载作用。

附图说明

图1为本发明列举的结构示意图；

图2为本发明列举榫卯连接的示意图；

图3为本发明列举的榫卯装配示意图；

其中，1、A构件，2、B构件，3、C构件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明包括A构件1、B构件2和C构件3。B构件2为非晶合金材质，非晶合金的构件采用快速冷却或热塑成型技术或增材制造技术加工制备。A构件1与B构件2通过榫卯结构连接，C构件3和B构件2通过榫卯结构连接。A构件1、B构件2和C构件3的表面平齐，B构件2将A构件1和C构件3连接在一起，三个构件组装成一个整体。

参见图1和图2，B构件2的两端开设有凸结构，A构件1和C构件3上均开设有凹结构，B构件2的凸结构插入A构件1和C构件3的凹槽内。

优选的，A构件1、B构件2和C构件3均为非晶合金。

优选的，两个构件为非晶合金材质，其余构件的材质不同于非晶合金。

优选的，一个构件为非晶合金材质，其余构件的材质不同于非晶合金，且其余构件的材质可以相同，也可以不同。

参见图3，非晶合金构件以榫卯连接的方式，在不用一根钉一滴胶的情况下，严丝合缝地装配成一个大的整体，能够有效地扩大非晶合金在结构工程和微零件组装中的应用，实现在多种工作场合的广泛应用，将是一种解决非晶合金因临界尺寸小而受到应用限制的有效途径。而且可以对榫卯结构进行设计，包括榫卯结构的形状、材料的性能等，以满足不同领域、不同工况的性能需求。

由于非晶合金具有良好的热塑性以及无序的原子排布，可以采用热塑成型技术制备出各种形式且具有很高精度的非晶合金榫卯构件。随着非晶合金增材制造技术的日渐成熟，也可以通过计算机辅助设计出更为复杂的榫卯结构，然后利用3D打印技术制备出这些复杂的非晶合金榫卯结构。通过设计不同形状的非晶合金榫卯结构，将不同构件组装在一起，以满足不同工况的性能需求。

上述非晶合金榫卯结构仅是以类“工”字型的结构形式为具体实施例。需要指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，由于榫卯结构种类繁多，凡是采用非晶合金榫卯连接方式进行非晶合金构件组装以及连接异质结构，也应该为本发明的保护范围。