專利名稱：晶體和非晶的超聲波焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非晶和晶體的超聲波焊接方法。
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(diǎn)，沒有位錯、晶界等晶體材料中常見的點(diǎn)陣缺陷。正是由于非晶合金的這種獨(dú)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(dú)特的性能使得它在工程實(shí)踐中獲得了廣泛的應(yīng)用。如利用Zr-基合金高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)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(hù)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(shí)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(dá)到實(shí)際工程應(yīng)用的要求。當(dāng)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(shí)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(kuò)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現(xiàn)實(shí)晶體和非晶合金的連接，是因?yàn)槌暡ê附硬煌趥鹘y(tǒng)焊接方法，其焊接速度快、能耗低、可實(shí)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(diǎn)，焊接接頭強(qiáng)度高且穩(wěn)定性好。研究結(jié)果表明，超聲波焊接可以實(shí)現(xiàn)晶體和非晶的連接，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晶體和非晶的超聲波焊接方法，擴(kuò)大非晶合金的三維尺寸和應(yīng)用。本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種晶體和非晶的超聲波焊接方法，方法步驟如下
(1)截取6061鋁合金箔片使用金屬剪切設(shè)備截取6061鋁合金箔片為 IOOmmX 18mmX0. 3mm規(guī)格的幾何形狀；
(2)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；
(3)對非晶和鋁合金表面進(jìn)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和鋁合金表面；
(4)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(shí)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, 4mm X 4mm (表面粗糙度不同) 0—180Mpa
(5)超聲波焊接鋁合金6061和非晶合金^44Cu4tlAg8Al8。
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(shí)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。晶體和非晶的放置方式，放置方式為鋁合金-非晶^44Cu4tlAg8Al8-鋁合金。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)實(shí)現(xiàn)了晶體和非晶的焊接，大大拓展了非晶的應(yīng)用空間； (2)晶體和非晶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(diǎn)，焊接接頭強(qiáng)度高且穩(wěn)定性好。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法步驟如下
(1)截取6061鋁合金箔片使用金屬剪切設(shè)備截取6061鋁合金箔片為 IOOmmX 18mmX0. 3mm規(guī)格的幾何形狀。(2 )截取非晶合金Zi~44Cu4(1Ag8Al8薄片使用金屬剪切設(shè)備截取非晶合金 Zr44Cu40Ag8Al8為5(toimX2匪X0. 5匪規(guī)格的幾何形狀。(3)對非晶和鋁合金表面進(jìn)行焊接預(yù)處理為了獲得更好的界面結(jié)合強(qiáng)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和鋁合金表面。(4)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20KHZ士0. 3KHZ
最大輸出功率 4000W 焊接時(shí)間0. 035s電源電壓AC380V±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
(5)超聲波焊接鋁合金6061和非晶合金^44Cu4tlAg8Al8。
權(quán)利要求
1. 一種晶體和非晶的超聲波焊接方法，其特征是方法步驟如下(1)截取6061鋁合金箔片使用金屬剪切設(shè)備截取6061鋁合金箔片為 IOOmmX 18mmX0. 3mm規(guī)格的幾何形狀；(2)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；(3)對非晶和鋁合金表面進(jìn)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和鋁合金表面；(4)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(shí)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, 4mm X 4mm (表面粗糙度不同) 0—180Mpa(5)超聲波焊接鋁合金6061和非晶合金^44Cu4tlAg8Al8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體和非晶的超聲波焊接方法，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(shí)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體和非晶的超聲波焊接方法，其特征是晶體和非晶的放置方式，放置方式為鋁合金-非晶Zi^44Cu4ciAg8Al8-鋁合金。
全文摘要
一種晶體和非晶的超聲波焊接方法，其方法步驟為(1)截取6061鋁合金箔片；(2)截取非晶合金Zr44Cu40Ag8Al8薄片；(3)對非晶和鋁合金表面進(jìn)行焊接預(yù)處理；(4)調(diào)整超聲波金屬焊接設(shè)備參數(shù)及焊接平面；(5)超聲波焊接鋁合金6061和非晶合金Zr44Cu40Ag8Al8。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)實(shí)現(xiàn)了晶體和非晶的焊接，大大拓展了非晶的應(yīng)用空間；(2)晶體和非晶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(diǎn)，焊接接頭強(qiáng)度高且穩(wěn)定性好。
文檔編號B23K20/10GK102407402SQ20111026223
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者劉勇, 朱政強(qiáng), 謝陳陽 申請人:南昌大學(xué)