一种非晶合金T型头改性羽毛球拍及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710305686.9 | 申请日 | 2017-05-03 | 公开(公告)号 | CN107281718A | 公开(公告)日 | 2017-10-24 |
| 申请人 | 深圳大学; | 发明人 | 谢盛辉; 王东辉; 何亮; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种非晶 合金 T型头改性 羽毛 球拍及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：将非晶合金T型头的竖向非晶合金管插入 羽毛球 拍杆 碳 纤维 层内部，将所述非晶合金T型头的横向非晶合金管插入羽毛球拍框 碳纤维 层内部；在非晶合金T型头与羽毛球拍杆和羽毛球拍框的连接处用碳纤维布进行缝制，形成羽毛球拍初胚；将所述羽毛球拍初胚放入成型模具中，在120-130℃的加热条件下 固化 成型，待冷却后，取出模具内已成型的非晶合金T型头改性羽毛球拍。本发明通过所述非晶合金T型头将羽毛球拍框和拍杆紧密连接，从而增强所述连接处的强度，增进连接处的 载荷 传递性能，并防止击球过程中连接处发生断裂。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其特征在于，包括步骤： |
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| 说明书全文 | 一种非晶合金T型头改性羽毛球拍及其制备方法技术领域背景技术[0003] 然而，现有羽毛球拍的拍框和拍杆是通过粘结剂或者其它方式连接在一起的，在击球过程中，连接部分的载荷传递会严重影响球拍的性能。而且此处的受载也比其他部位更大，在使用过程中一般会优先失效；同时，对羽毛球要求高的用户，由于臂展、发力习惯等原因，需要性能更高的且不同重心的球拍，提升竞技水平。 [0004] 因此，现有技术还有待于改进和发展。 发明内容[0005] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种非晶合金T型头改性羽毛球拍及其制备方法，旨在解决现有羽毛球拍拍框和拍杆连接处载荷传递性能较差且易发生断裂的问题。 [0006] 本发明的技术方案如下：一种非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，包括步骤： A、将非晶合金T型头的竖向非晶合金管插入羽毛球拍杆碳纤维层内部，将所述非晶合金T型头的横向非晶合金管插入羽毛球拍框碳纤维层内部； B、在非晶合金T型头与羽毛球拍杆和羽毛球拍框的连接处用碳纤维布进行缝制，形成羽毛球拍初胚； C、将所述羽毛球拍初胚放入成型模具中，在120-130℃的加热条件下固化成型，待冷却后，取出模具内已成型的非晶合金T型头改性羽毛球拍。 [0007] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述步骤A中的非晶合金T型头的成分，按原子百分比计包括：30-70%的Zr、5-40%的Cu、5-30%的Ni、0-20%的Al以及0-10%的过渡金属元素。 [0008] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述步骤A中的非晶合金T型头的成分，按原子百分比计包括：40-50%的Zr、8-15%的Ti、5-15%的Cu、2-10%的Ni以及20-30%的Be。 [0009] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述步骤A中的非晶合金T型头的成分，按原子百分比计还包括：30-50%的Ti、5-35%的Zr、5-30%的Ni、5-45%的Cu、5-35%的Be、0-4%的B、0-6%的Sn、0-5%的Si以及0-9%的Ag。 [0010] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述非晶合金T型头的制备过程包括：A1、在惰性气氛下，按原子百分比计，将相应比例的单质金属混合物熔炼成母合金； A2、将融化的母合金快速喷进管制模具中，对所述管制模具进行快速冷却处理，形成非晶合金管； A3、对一横向非晶合金管的中间部位进行打磨穿孔，将一竖向非晶合金管插入所述横向非晶合金管穿孔处，用环氧树脂将所述横向非晶合金管与所述竖向非晶合金管进行固定，形成非晶合金T型头。 [0011] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述非晶合金T型头的竖向非晶合金管长度为20-100mm，所述非晶合金T型头的横向非晶合金管长度为20-60mm。 [0012] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述非晶合金管的外径为5-6mm，所述非晶合金管的壁厚为0.1-1mm。 [0013] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述步骤A之前还包括：A0、所述非晶合金T型头预先浸染有环氧树脂。 [0014] 所述的非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法，其中，所述步骤A1中，在惰性气氛下，采用电弧熔炼发对所述单质金属混合物进行熔炼，每熔炼一次，翻转一次，熔炼次数大于4次，得到熔炼均匀的母合金。 [0015] 一种非晶合金T型头改性羽毛球拍，其中，采用上述任意一种非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法制备而得。 [0016] 有益效果：本发明利用非晶合金材料的高强度、高弹性以及高刚度等优异性能，预先制备出具有相应性能的锆基或钛基非晶合金T型头，通过所述非晶合金T型头将羽毛球拍框和拍杆紧密连接，从而增强所述连接处的强度，增进连接处的载荷传递性能，并防止击球过程中连接处发生断裂。附图说明 具体实施方式[0018] 本发明提供一种非晶合金T型头改性羽毛球拍及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0019] 请参阅图1，图1为本发明提供的一种非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中包括步骤：S10、将非晶合金T型头的竖向非晶合金管插入羽毛球拍杆碳纤维层内部，将所述非晶合金T型头的横向非晶合金管插入羽毛球拍框碳纤维层内部； S20、在非晶合金T型头与羽毛球拍杆和羽毛球拍框的连接处用碳纤维布进行缝制，形成羽毛球拍初胚； S30、将所述羽毛球拍初胚放入成型模具中，在120-130℃的加热条件下固化成型，待冷却后，取出模具内已成型的非晶合金T型头改性羽毛球拍。 [0020] 具体来说，本发明所采用的非晶合金T型头成分为锆基非晶合金、钛基非晶合金或者同时含有锆基和钛基成分的非晶合金；较佳地，所述锆基非晶合金条带的成分，按原子百分比计包括：30-70%的Zr、5-40%的Cu、5-30%的Ni、0-20%的Al以及0-10%的过渡金属元素，其中，所述过渡金属元素为Nb、Ta、Mo、Er中的一种；进一步，所述同时含有锆基和钛基成分的非晶合金按质量百分比包括：40-50%的Zr、8-15%的Ti、5-15%的Cu、2-10%的Ni以及20-30%的Be；或者包括：30-50%的Ti、5-35%的Zr、5-30%的Ni、5-45%的Cu、5-35%的Be、0-4%的B、0-6%的Sn、0-5%的Si以及0-9%的Ag。 [0021] 锆基或钛基非晶合金在强度和弹性储能上，比目前制备羽毛球拍所用的碳纤维增强的聚合物复合材料具有更高的性能优势；具体地，锆基或钛基非晶合金材料的抗拉强度超过1800MPa，弹性极限超过1600MPa，弹性形变极限为2%，断裂前的弹性比功超过16MJ/m3。 [0022] 本发明通过将强度和弹性性能优异的非晶合金T型头应用于羽毛球拍框和拍杆的紧密连接，能够有效增强所述拍框和拍杆连接处的强度，增进连接处的载荷传递性能，并防止击球过程中连接处发生断裂；具体地，本发明通过非晶合金T型头的应用，在不增加比重的前提下，可提高羽毛球拍杆和拍框连接处的强度20%以上，同时还可将羽毛球拍整体的弹性储能提升30%以上。 [0023] 进一步，如图2所示，所述非晶合金T型头包括竖向非晶合金管1和横向非晶合金管2；横向非晶合金管2的弧度和设计制造的羽毛球拍拍框在对应处的弧度一致；在所述步骤S10之前，预先将所述非晶合金T型头浸染环氧树脂，之后将所述非晶合金T型头上的竖向非晶合金管1插入羽毛球拍杆碳纤维层内部，将所述非晶合金T型头的横向非晶合金管2插入羽毛球拍框碳纤维层内部；较佳地，所述横向非晶合金管2具有一定弧度，所述弧度大小与插入羽毛球拍框处的弧度大小相对应；所述非晶合金T型管插入到拍框和拍杆后，与拍框和拍杆内部的碳纤维材料实现紧密结合。 [0024] 进一步，在本发明中，所述非晶合金T型头的制备过程包括：S1、在惰性气氛下，按原子百分比计，将相应比例的单质金属混合物熔炼成母合金； 具体来说，在惰性气氛下，按原子百分比计将相应比例的高纯单质金属组成的混合物添加至真空度优于1×10-3Pa的电弧炉中，采用电弧熔炼发将所述混合物原料熔炼成母合金；较佳地，每熔炼一次，合金翻转一次，为保证母合金成分均匀，确保熔炼次数大于4次，例如熔炼5次。 [0025] S2、将融化的母合金快速喷进管制模具中，对所述管制模具进行快速冷却处理，形成非晶合金管；具体来说，将熔炼均匀的母合金在真空度优于1*10-3Pa的真空设备中，惰性气氛保护下，采用感应加热重新融化，然后快速喷进管制模具中，最后使母合金熔体快速冷却，形成非晶合金管； 进一步，对制备非晶合金管的模具采用无氧紫铜加工，与样品接触的内壁的粗糙度保证在0.05微米以下，以保证良好的导热和低的界面热阻；铜模采用对开模设计，以利于顺利脱模；铜模内部还可涂覆脱模剂，以便于顺利脱模，而不损伤模具，所述脱模剂采用耐热润滑离型剂或氮化硼涂料。 [0026] 更进一步，可通过特殊模具来制备具有一定弧度的横向非晶合金管。 [0027] S3、对一横向非晶合金管的中间部位进行打磨穿孔，将一竖向非晶合金管插入所述横向非晶合金管穿孔处，用环氧树脂将所述横向非晶合金管与所述竖向非晶合金管进行固定，形成非晶合金T型头。 [0028] 具体地，在本发明中，所述非晶合金T型头的竖向非晶合金管长度为20-100mm，所述非晶合金T型头的横向非晶合金管长度为20-60mm；所述非晶合金管的外径为5-6mm，所述非晶合金管的壁厚为0.1-1mm。通过对非晶合金T型头尺寸进行调整，可以得到强度、刚度和弹性性能明显不同的羽毛球拍；可根据需求，生产出不同尺寸的非晶合金T型头，从而制备出不同性能的羽毛球拍满足各种用户的需求。 [0029] 进一步，当所述非晶合金T型头插入到拍框和拍杆相应位置后，在非晶合金T型头与羽毛球拍杆和羽毛球拍框的连接处用碳纤维布进行缝制，形成羽毛球拍初胚；之后将所述羽毛球拍初胚放入成型模具中，在120-130℃的加热条件下固化成型，待冷却后，取出模具内已成型的非晶合金T型头改性羽毛球拍。 [0030] 本发明通过将粘有树脂的非晶合金T型头垂直插入碳纤维球杆内部，将非晶合金T型头的两个具有一定弧度的两臂插入羽毛球框架的相对空心端内；非晶合金T型头与碳纤维树脂复合材料紧密接触；同时，拍杆和拍框的连接处用碳纤维布进行缝制连接；在不增加比重的前提下，可提高羽毛球拍拍杆和拍框处的强度20%以上，进一步增加载荷的有效传递，防止击球时连接处的断裂；同时本发明还可提高羽毛球拍整体的弹性储能30%以上。 [0031] 进一步，本发明还可单独使用非晶合金管对羽毛球拍的性能进行改进，具体地，可将粘有树脂的碳纤维放入非晶合金管的内外两侧，非晶合金管与碳纤维树脂复合材料紧密接触，用张力将碳纤维拉直；将所述与碳纤维复合材料紧密接触的非晶合金管放入成型模具内，将夹持在碳纤维和碳纤维之间的非晶薄壁管与碳纤维聚合物复合材料一起固化成型；可通过调整非晶合金管的长度、壁厚以及其在羽毛球拍杆中的位置，来获得不同的球拍重心位置，以及获得不同的性能需求，以满足不同的使用要求；较佳地，所述非晶合金管可能放到碳纤维拍杆的内侧或者外侧，而不仅仅是放在碳纤维中间；同时，拍杆中的非晶合金管可能不止一根，可多根配合使用。 [0032] 当然，所述非晶合金管可以单独使用，也可以和非晶T型头结合使用，结合使用羽毛球拍的整体刚度、强度、弹性储能等会显著提高，并可根据不同使用人群需要定制特定重心的羽毛球拍，提高竞技能力。 [0033] 进一步，本发明还提供一种非晶合金T型头改性羽毛球拍，其中，采用上述任意一种非晶合金T型头改性羽毛球拍的制备方法制备而得。 [0034] 综上所述，本发明利用非晶合金材料的高强度、高弹性以及高刚度等优异性能，预先制备出具有相应性能的锆基或钛基非晶合金T型头，通过所述非晶合金T型头将羽毛球拍框和拍杆紧密连接，从而增强所述连接处的强度，增进连接处的载荷传递性能，并防止击球过程中连接处发生断裂；进一步，还可通过在拍杆中加入非晶合金管的方式调节羽毛球拍的重心，满足不同臂展和发力习惯的群体需要，同时进一步整体上提高羽毛球拍的刚度、强度以及弹性储能等优异性能。 |
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