專利名稱：塊體非晶合金材料超聲波焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
非晶態(tài)合金是相對于晶態(tài)合金而言，它是物質(zhì)的另一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)，它的結(jié)構(gòu)在原子尺度上不同于晶體材料，而是類似于液態(tài)金屬。原子排列表現(xiàn)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(jié)構(gòu)而在許多方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，比如力學(xué)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(yīng)用。如利用Zr-基合金高強度、高韌性的特點開發(fā)的高爾夫球桿；利用非晶合金不存在加工硬化效應(yīng)，美國將大塊非晶合金及其復(fù)合材料應(yīng)用于長槍動能穿甲彈，以替代對環(huán)境有較大污染的貧鈾彈；利用大塊非晶合金在過冷液相區(qū)的粘滯流動行為開發(fā)的超塑性精密成形技術(shù)，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(fā)應(yīng)用于工作環(huán)境惡劣的燃料電池隔板和飛行器導(dǎo)向翼導(dǎo)軌的護套等場合。目前大塊非晶合金已經(jīng)在軍事、醫(yī)藥和航天等領(lǐng)域成功獲得應(yīng)用，隨著科技水平和制備技術(shù)的不斷提到，大塊非晶合金一定會在結(jié)構(gòu)材料、功能材料、 生物材料、工模具材料和特殊環(huán)境結(jié)構(gòu)材料等的工程應(yīng)用中獲得應(yīng)用。目前限制非晶合金實際應(yīng)用的主要因素是非晶合金的三維尺度。盡管近年來研發(fā)了一系列大塊非晶合金體系，但還是不能達到實際工程應(yīng)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(yōu)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(huán)境友好元素；另一種方法就是采用焊接方法來實現(xiàn)一些相同或不同的非晶合金的連接以及非晶合金和晶態(tài)合金的連接，從而擴大非晶合金的尺寸和應(yīng)用。本發(fā)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(tǒng)焊接方法，其焊接速度快、能耗低、可實現(xiàn)不同材料連接、加工溫度低。另外超聲波焊接是一種固態(tài)連接技術(shù)，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(wěn)定性好。研究結(jié)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(fā)生晶化，仍保持非晶結(jié)構(gòu)，連接處無氣孔和裂紋等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(yīng)用。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，方法步驟如下
(1)截取非晶合金Zi^44Cu4ciAg8Al8薄片截取非晶合金Zi^44Cu4ciAg8Al8為 50mm X 2mm X0. 5mm規(guī)格的幾何形狀；
(2)對非晶合金表面進行焊接預(yù)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(diào)整超聲波金屬焊接設(shè)備參數(shù)采用超聲波焊接參數(shù)為
工作頻率 最大輸出功率焊接時間電源電壓焊接電流振動振幅焊極表面焊接壓力
20KHZ士0. 3KHZ 4000W
0. 025s—0. 2s AC380V士10% 12A 35 μ m
9mm X 9mm或4mm X 4mm (表面粗糙度不同) 0—180Mpa
(4)超聲波焊接非晶合金^44Cu4tlAg8Al8薄片,
所述超聲波金屬焊接參數(shù)的選擇， 參數(shù)選擇為
工作頻率 最大輸出功率焊接時間電源電壓
20KHZ士0. 3KHZ 4000W 0. 035s AC380V士10%
焊接電流12A
振動振幅35 μ m
輝極表面4mm X 4mm
焊接壓力155Mpa。 本發(fā)明的優(yōu)點是(1)制備了塊體的非晶合金材料，大大拓展了非晶的應(yīng)用空間； (2)非晶合金薄片的超聲波焊接是一種固態(tài)連接技術(shù)，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(wěn)定性好。
具體實施例方式本發(fā)明的方法步驟如下
(1)截取非晶合金^44Cu4tlAg8Al8薄片使用金屬剪切設(shè)備截取非晶合金^44Cu4tlAg8Al8 為50_X2_X0. 5mm規(guī)格的幾何形狀。(2)對非晶合金表面進行焊接預(yù)處理為了獲得更好的界面結(jié)合強度，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表面。(3)調(diào)整超聲波金屬焊接設(shè)備參數(shù)采用超聲波焊接參數(shù)為
工作頻率 最大輸出功率焊接時間電源電壓焊接電流振動振幅焊極表面焊接壓力
20KHZ士0. 3KHZ 4000W 0. 035s AC380V士10% 12A 35 μ m 4mmX 4mm 155Mpa(4)超聲波焊接非晶合金^44Cu4tlAg8Al8薄片。
權(quán)利要求
1. 一種塊體非晶合金材料超聲波焊接方法，其特征是方法步驟如下(1)截取非晶合金Zi^44Cu4ciAg8Al8薄片截取非晶合金Zi^44Cu4ciAg8Al8為 50mm X 2mm X0. 5mm規(guī)格的幾何形狀；(2)對非晶合金表面進行焊接預(yù)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(diào)整超聲波金屬焊接設(shè)備參數(shù)采用超聲波焊接參數(shù)為工作頻率 最大輸出功率焊接時間電源電壓焊接電流振動振幅焊極表面焊接壓力20KHZ士0. 3KHZ 4000W0. 025s—0. 2s AC380V士10% 12A 35 μ m9mm X 9mm或4mm X 4mm (表面粗糙度不同) 0—180Mpa(4)超聲波焊接非晶合金^44Cu4tlAg8Al8薄片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊體非晶合金材料超聲波焊接方法，其特征是超聲波金屬焊接參數(shù)的選擇，參數(shù)選擇為 工作頻率 最大輸出功率焊接時間電源電壓焊接電流振動振幅焊極表面焊接壓力20KHZ士0. 3KHZ 4000W 0. 035s AC380V士10% 12A 35 μ m 4mmX 4mm 155Mpa。
全文摘要
一種塊體非晶合金材料超聲波焊接方法，其方法步驟為(1)截取非晶合金Zr44Cu40Ag8Al8薄片；(2)對非晶合金薄片表面進行焊接預(yù)處理；(3)調(diào)整超聲波金屬焊接設(shè)備參數(shù)及焊接平面；(4)超聲波焊接非晶合金Zr44Cu40Ag8Al8薄片。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)實現(xiàn)了薄片非晶合金材料的焊接，大大拓展了非晶合金材料的應(yīng)用空間；(2)薄片非晶合金材料的超聲波焊接是一種固態(tài)連接技術(shù)，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(wěn)定性好。
文檔編號B23K20/10GK102248275SQ20111016601
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者劉勇, 朱政強, 王小龍 申請人:南昌大學(xué)