[發明專利]塊體非晶合金材料超聲波焊接方法

無效

• 申請號: 201110166015.1
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102248275A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 朱政強;劉勇;王小龍
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

?本發明涉及一種超聲波焊接方法，尤其涉及一種塊體非晶合金材料超聲波焊接方法。

背景技術

非晶態合金是相對于晶態合金而言，它是物質的另一種結構狀態，它的結構在原子尺度上不同于晶體材料，而是類似于液態金屬。原子排列表現為長程無序、短程有序或是在宏觀上無序，沒有固定的熔點，沒有位錯、晶界等晶體材料中常見的點陣缺陷。正是由于非晶合金的這種獨特結構而在許多方面表現出優異的性能，比如力學性能、耐腐蝕性能、磁性能等。非晶獨特的性能使得它在工程實踐中獲得了廣泛的應用。如利用Zr-基合金高強度、高韌性的特點開發的高爾夫球桿；利用非晶合金不存在加工硬化效應，美國將大塊非晶合金及其復合材料應用于長槍動能穿甲彈，以替代對環境有較大污染的貧鈾彈；利用大塊非晶合金在過冷液相區的粘滯流動行為開發的超塑性精密成形技術，制備大塊非晶合金微型齒輪；利用大塊非晶合金的耐腐蝕性能開發應用于工作環境惡劣的燃料電池隔板和飛行器導向翼導軌的護套等場合。目前大塊非晶合金已經在軍事、醫藥和航天等領域成功獲得應用，隨著科技水平和制備技術的不斷提到，大塊非晶合金一定會在結構材料、功能材料、生物材料、工模具材料和特殊環境結構材料等的工程應用中獲得應用。

目前限制非晶合金實際應用的主要因素是非晶合金的三維尺度。盡管近年來研發了一系列大塊非晶合金體系，但還是不能達到實際工程應用的要求。當前主要有兩種方法來解決非晶合金尺寸問題：一種方法是通過優化合金成分來制備更大尺寸的非晶合金，一般采用加入合金元素Be等，但Be是非環境友好元素；另一種方法就是采用焊接方法來實現一些相同或不同的非晶合金的連接以及非晶合金和晶態合金的連接，從而擴大非晶合金的尺寸和應用。本發明之所以采用超聲波焊接方法制備塊體非晶合金，是因為超聲波焊接不同于傳統焊接方法，其焊接速度快、能耗低、可實現不同材料連接、加工溫度低。另外超聲波焊接是一種固態連接技術，不受冶金焊接性的約束，沒有氣、液相污染等特點，焊接接頭強度高且穩定性好。研究結果表明，超聲波焊接可以制備塊體的非晶合金，非晶試樣沒有發生晶化，仍保持非晶結構，連接處無氣孔和裂紋等缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種塊體非晶合金材料超聲波焊接方法，該方法擴大非晶合金的三維尺寸和應用。?

本發明是這樣來實現的，方法步驟如下：

（1）截取非晶合金Zr₄₄Cu₄₀Ag₈Al₈薄片：截取非晶合金Zr₄₄Cu₄₀Ag₈Al₈為50mm×2mm×0.5mm規格的幾何形狀；

（2）對非晶合金表面進行焊接預處理：用砂紙打磨非晶表面，去除表面的氧化膜等污染物，然后用酒精擦拭非晶合金；

（3）調整超聲波金屬焊接設備參數：采用超聲波焊接參數為：

工作頻率：?????????20KHZ±0.3KHZ

最大輸出功率：?????4000W

焊接時間：?????????0.025s—0.2s

電源電壓：?????????AC380V±10%

焊接電流：?????????12A????

振動振幅：?????????35μm

焊極表面：?????????9mm×9mm或4mm×4mm(表面粗糙度不同)

焊接壓力：?????????0—180Mpa

（4）超聲波焊接非晶合金Zr₄₄Cu₄₀Ag₈Al₈薄片。

所述超聲波金屬焊接參數的選擇，

參數選擇為：

工作頻率：?????????20KHZ±0.3KHZ

最大輸出功率：?????4000W

焊接時間：?????????0.035s

電源電壓：?????????AC380V±10%

焊接電流：?????????12A????

振動振幅：?????????35μm

焊極表面：?????????4mm×4mm

焊接壓力：?????????155Mpa。