彈簧被廣泛應(yīng)用于機(jī)器設(shè)備、各種儀表中，由于節(jié)能、環(huán)保等方面的要求，對(duì)彈簧材料的要求也越來(lái)越高，因此質(zhì)量更輕、強(qiáng)度一流、功能一流的彈簧材料越來(lái)越受到重視。非晶態(tài)合金材料具有很多方面的優(yōu)良特性：高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕等等。作為工業(yè)必需品的彈簧來(lái)說(shuō)，以上特性正是其所需要的，因此不斷有人嘗試進(jìn)行非晶態(tài)合金彈簧材料的開(kāi)發(fā)。

非晶合金的性能

1、機(jī)械性能

非晶態(tài)合金在強(qiáng)度、硬度以及耐磨性方面有著良好的性能，這些優(yōu)勢(shì)不是普通的晶體材料可以相提并論的。

現(xiàn)在制作工藝當(dāng)中添加元素的硬度已經(jīng)能夠達(dá)到HV1400，非晶態(tài)合金材料的硬度高于市面上的金屬。其中以鐵元素為基準(zhǔn)的非晶態(tài)合金的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到4000MPA。其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定了它有非常良好的重塑性和沖擊韌性，在變形加工時(shí)沒(méi)有硬化現(xiàn)象。

動(dòng)態(tài)性能方面，有良好的疲勞壽命以及斷裂韌性，就算是對(duì)折也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。

以上特性決定了非晶態(tài)合金在工業(yè)制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用地位，特別是對(duì)于彈簧的制造，更能發(fā)揮的出它本身的特性。

2、化學(xué)性能

非晶態(tài)合金沒(méi)有晶界和晶粒，所以它的耐腐蝕性要比一般的晶態(tài)金屬要好。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明非晶態(tài)合金在一些特殊的環(huán)境下也能夠保持其穩(wěn)定性，不會(huì)發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。

非晶合金彈簧的制造

1、制造過(guò)程

非晶態(tài)合金彈簧材料的制作過(guò)程是保證其產(chǎn)品最后效果的關(guān)鍵部分。

Ishihara S等人采用Zr-Ａl-Ｎi-Ｃu非晶合金在過(guò)冷液相區(qū)利用熱卷法制備了直徑小于１ｍｍ的非晶彈簧；隨后Qiu K Q等人利用真空水淬法制備了線徑分別為4、6ｍｍ的Ｚr-Ti-Ni-Cu-Be非晶合金彈簧，但受到非晶合金的制備條件限制，這些彈簧工藝條件不高致使材料的性能存在不足。

Zr基非晶合金因具有質(zhì)輕、高屈服強(qiáng)度、高彈性極限（拉壓試驗(yàn)時(shí)均能達(dá)到2%左右，而普通晶體材料的彈性極限一般低于1%）以及優(yōu)良的抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)，而成為彈簧的首選材料。

索忠源，宋艷玲等利用真空水淬法，制備了線徑為4mm、中徑為35mm、匝數(shù)為6的Zr41.2Ti13.8Ni10.0Cu12.5Be22.5非晶合金彈簧，該非晶合金彈簧的剛度為3.67N/ｍｍ，儲(chǔ)能高達(dá)2451.6kJ ，是60Si2Mn合金彈簧的3倍。

從非晶合金彈簧整體形貌可以看出，彈簧充型完整、外表光亮，試樣尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸要求。

非晶合金彈簧的橫截面顯微形貌

可以看出，合金微觀形貌為無(wú)特征組織。XRD曲線表明，衍射圖沒(méi)有明顯尖銳的晶化峰值，只在30°~40°之間出現(xiàn)非晶特有的漫散射峰，說(shuō)明所制得的合金彈簧確實(shí)為非晶成分，與顯微形貌完全對(duì)應(yīng)。

非晶彈簧的DSC曲線進(jìn)一步驗(yàn)證了該彈簧為完全的非晶態(tài)。

制備過(guò)程：

②將非晶合金彈簧模型與裝母合金的石英管焊合。

非晶態(tài)合金彈簧材料的制造過(guò)程完全是圍繞充分發(fā)揮非晶合金特性這一目標(biāo)出發(fā)的，也正是因?yàn)檫@樣成型之后的彈簧才能夠在最大程度上發(fā)揮其固有的特性。

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

非晶合金詳細(xì)特性：

上表的這些特性是傳統(tǒng)結(jié)晶合金所不具有的，這種材料非常適合制造汽車(chē)等設(shè)備上所應(yīng)用的大型彈簧。

應(yīng)用這種材料制作而成的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋小型化，進(jìn)而減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的整體質(zhì)量，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以獲得質(zhì)的提高。

3、應(yīng)用領(lǐng)域

彈簧的出現(xiàn)給我們的科技進(jìn)步帶來(lái)了很大的助力，它更是遍布于我們生活的每一個(gè)行業(yè)，每一個(gè)角落，給人類(lèi)提供了很大的方便。

彈簧作為通用基礎(chǔ)零部件功能涵蓋了減震、儲(chǔ)能、控制、維持張力等諸多方面，應(yīng)用領(lǐng)域涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。從航空航天、電力及核電裝備、高速鐵路、汽車(chē)到日用五金產(chǎn)品都可以找到它的蹤跡。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是汽車(chē)、發(fā)電、鐵路運(yùn)輸及城市公交等幾大行業(yè)的迅猛發(fā)展，給彈簧了帶來(lái)巨大市場(chǎng)。如儀表儀器、工礦產(chǎn)品市場(chǎng)也得益于彈簧行業(yè)的高速發(fā)展而漸漸加快了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的腳步。

據(jù)悉，彈簧眾多的應(yīng)用領(lǐng)域中，汽車(chē)和內(nèi)燃機(jī)、摩托車(chē)制造業(yè)是彈簧最大的用戶(hù)，銷(xiāo)售額接近彈簧銷(xiāo)售總額一半。

非晶態(tài)合金是一種能夠滿足當(dāng)下多種工業(yè)需求的一種合金材料。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)工藝的逐步完善，非晶合金已經(jīng)逐漸成為了一種工業(yè)必需品，但是不管是利用其特性做成的彈簧材料還是傳感器零件的應(yīng)用目前都存在難題去攻克。我們要從非晶合金特性出發(fā)，落實(shí)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，推進(jìn)非晶合金的應(yīng)用。

【2】特種鑄造及有色合金 2011年第31卷第2期 索忠源、宋艷玲、王海波、邱克強(qiáng)《高儲(chǔ)能Zr基非晶合金彈簧的制備》