[发明专利]锆基块体非晶合金激光焊接方法及焊接结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种锆基块体非晶合金的激光焊接方法采用该激光焊接方法的焊接结构。

背景技术

块体非晶合金以其高的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、优良的软磁性和超导特性等特点，在电子、机械、化工等行业得到了广泛应用。锆基块体非晶合金是块体非晶合金中应用较广泛的一种。由于锆基块体非晶合金具有良好的玻璃成型能力和较宽的过冷液相区，因此能够利用简易设备制备出质量很好的块体非晶合金。由于锆基块体非晶合金材料具有较高的强度，目前高尔夫球杆和航天用太阳风收集器等产品已经采用由锆基块体非晶合材料制成的相关关键部件。

制造结构比较复杂的锆基非晶合金产品时，通常需要先制造出各个零部件，然后再将各个零部件焊接起来。目前，锆基块体非晶合金一般采用电子束焊接、摩擦焊接及激光焊接。然而，采用一般激光焊接方法时，焊接区域容易被晶化，从而丧失非晶合金独特的性能。另外，锆基块体非晶合金焊接件的厚度一般在2毫米至100毫米之间，其焊接部的厚度与本体的厚度相同，焊接件焊接于基材后的推拉载荷远小于20kg，难以满足锆基非晶合金产品在使用时的焊接强度要求。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种使锆基块体非晶合金焊接后保持非晶态且焊接强度高的激光焊接方法及采用该激光焊接方法的焊接结构。

一种激光焊接方法，其包括如下步骤：提供基材及焊接件，该基材及该焊接件均由锆基块体非晶合金制成，该基材包括焊接部，该焊接部的厚度为0.46毫米至1.66毫米；采用脉冲激光将该焊接件的焊接部在冷却保护气体的条件下焊接于该基材上，其中脉冲激光峰值功率至少为3.5千瓦，焊接速率大于2毫米/秒。

一种焊接结构，包括基材及采用脉冲激光焊接于该基材上的焊接件，该基材及该焊接件均由锆基块体非晶材料制成，该焊接件包括一个焊接部，该焊接部的厚度为0.46毫米至1.66毫米，该焊接部与该基材的焊接区域保持非晶态。

上述激光焊接方法采用脉冲激光，其每个脉冲之间留有短暂间隔时间，利于焊接区域散热冷却；并且采用激光峰值功率至少为3.5千瓦，以大于2毫米/秒的焊接速率进行焊接时，焊接区域的热影响区的缓冷阶段温度小于非晶合金玻态转变温度，使焊接区域仍然保持非晶态。另外，焊接件的焊接部厚度为0.46毫米至1.66毫米范围时，使焊接区域的熔深较大，从而使焊接结构的推拉载荷大于20kg，满足焊接强度要求。

附图说明

图1是本发明实施方式的焊接结构的立体示意图。

图2为本发明的激光焊接方法实施例五中焊接结构的焊接区域的图片。

图3为本发明的激光焊接方法实施例五中焊接结构的焊接区域的X射线衍射图片。

图4为本发明的激光焊接方法实施例六中焊接结构的焊接区域的图片。

图5为本发明的激光焊接方法实施例六中焊接结构的焊接区域的X射线衍射图片。

图6为本发明的激光焊接方法实施例七中焊接结构的焊接区域的图片。

图7为本发明的激光焊接方法实施例七中焊接结构的焊接区域的X射线衍射图片。

图8为本发明的激光焊接方法实施例八中焊接结构的焊接区域的图片。

图9为本发明的激光焊接方法实施例八中焊接结构的焊接区域的X射线衍射图片。

图10为本发明的激光焊接方法中焊接件的焊接部的厚度与推拉载荷测试关系图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施方式对本发明的锆基块体非晶合金的激光焊接方法及采用该激光焊接方法的焊接结构作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施方式的焊接结构100包括焊接件10及基材20。焊接件10包括本体11及设于本体11一端的焊接部13。焊接件10的焊接部13的厚度小于本体11的厚度。具体在本实施方式中，焊接部13的厚度为0.46毫米至1.66毫米，且其焊接强度随焊接部的厚度增大而先增大后减小。焊接部13与基材20的一段采用脉冲激光焊接起来。焊接部13与基材20之间存在一焊接区域15。焊接区域15在焊接后仍然保持非晶态。焊接件10及基材20的材质为锆-铜-铝-镍系合金、锆-铜-铝-镍-钛系合金、锆-铜-铝-镍-铌系合金、锆-铜-镍-钛-铍系合金、锆-铜-铝-镍-铍系合金及锆-铜-铝-钛-铍系合金等锆基块体非晶合金。