[發明專利]使用中間層擴散制備多層非晶合金與銅復合結構的方法

有效

• 申請號: 201310699504.2
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103753123A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 廖廣蘭;李默;陳彪;史鐵林;文弛;朱志靖
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K20/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于擴散焊接領域，更具體地，涉及一種使用中間層擴散制備多層非晶合金與銅復合結構的方法。

背景技術

非晶合金是20世紀材料領域的重大發現，材料內部原子排列呈長程無序短程有序結構，沒有位錯和晶界等缺陷。這種獨特的結構使非晶合金材料具有許多優異的性能，如高強度、硬度、耐磨性、耐蝕性、優異的軟磁性等，在軍事、微/納制造、體育器材、光通訊、光集成、激光、新型太陽能電池、高效磁性和輸電材料等領域有著廣泛的應用前景。非晶合金是極具前途的新結構材料與功能材料，不僅有著很好的科學研究價值、而且還有巨大的市場前景。

然而，現有非晶合金材料存在以下問題：其在室溫下具有較大的脆性，抗剪切能力差，且其作為新型工程材料的應用價值被大大限制。采用擴散制備多層非晶合金與銅復合結構，能夠大大增強材料的抗剪切能力。而使用非晶合金與銅直接擴散焊接時，需要選擇較高的溫度，這會導致非晶合金在擴散過程中發生晶化，從而失去材料本身的優異性能。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種使用中間層擴散制備多層非晶合金與銅復合結構的方法，其目的在于，解決現有方法中無法在較低的溫度下直接擴散制備多層非晶合金與銅復合結構的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種使用中間層擴散制備多層非晶合金與銅復合結構的方法，包括以下步驟：

（1）對非晶合金薄片及銅薄片進行切割、打磨、拋光和清洗，用刀片將鋁箔劃分成與非晶合金薄片同樣的長寬，作為非晶合金薄片與銅薄片擴散焊接的中間層，并對中間層進行清洗；

（2）對非晶合金薄片、中間層及銅薄片進行組裝和固定，以形成固定的工件；本步驟具體包括以下步驟：

（2-1）在WC硬質合金下壓頭上放置止焊層；

（2-2）在止焊層上依次交叉放置非晶合金薄片、中間層和銅薄片，最后壓上WC硬質合金上壓頭；

（2-3）依次套上模具組合外套和模具外套，以形成固定后的工件；

（3）將固定后的工件放進真空擴散爐中進行焊接，本步驟具體包括以下子步驟：

（3-1）將固定后的工件置于真空擴散焊設備下壓頭上，調整擴散焊設備上壓頭，以產生5至20MPa的預緊力；

（3-2）關閉真空室門，打開真空擴散爐開始抽真空；

（3-3）當真空度在1×10^-3Pa至1×10^-2Pa時，開始加熱，加熱速率為10至15℃/min；

（3-4）加熱至370℃至450℃時，保溫30min至50min，同時施加90MPa的保溫壓力。

（3-5）保溫過程結束后，卸載保溫壓力，工件隨爐冷卻至室溫。

優選地，非晶合金材料為Zr₄₁Ti₁₄Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5及Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅薄板。

優選地，步驟（1）包括以下子步驟：

（1-1）采用切片機將非晶合金、鋁箔及銅板材切割成規定尺寸；

（1-2）用刀片將鋁箔劃分成與非晶合金包片相同的長寬；

（1-3）先后用細顆粒砂紙和金相拋光布磨平非晶合金薄片及銅薄片的待焊接表面并拋光，以去除表面氧化層；

（1-4）將非晶合金薄片，中間層及銅薄片放在丙酮中進行超聲波清洗，以去掉表面油脂雜質；

（1-5）將非晶合金薄片，中間層及銅薄片放在無水乙醇中進行第二次超聲波清洗，并在清洗干凈后放在干凈的無水乙醇中保存。

優選地，步驟（1-3）中非晶合金與銅薄片拋光后的厚度為0.1至0.5mm。

優選地，鋁箔的厚度為5至20um。

優選地，止焊層是由陶瓷片或石墨片制成。

優選地，非晶合金薄片、中間層和銅薄片的層數為3至20層。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

1、本發明的復合結構可阻斷非晶合金材料在剪切過程中剪切帶的延伸，從而避免了純非晶合金材料脆性大的問題，增強了抗剪切能力：

2、本發明采用真空擴散焊接非晶合金薄片與晶態金屬薄片，形成良好的焊接區；