[发明专利]Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头

说明书

技术领域

本发明属于非晶材料连接技术，涉及非晶材料、焊接技术领域，具体涉及Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头。

背景技术

非晶合金因具有高的强度、硬度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性、优良的软磁性和超导性等方面的特性，在电子、机械、化工等领域都得到了广泛应用。虽然非晶合金具有所述的优良特点，但存在难加工、难焊接的缺点，从而大大限制了其应用范围。非晶合金焊接的技术难点在于：非晶合金属于亚稳态材料，在外界高温影响下容易向更稳定的晶态发生转变，因此在非晶合金焊接时温度不宜过高，且焊接速度要快以免过热导致非晶转化为晶体。

发明内容

本发明的目的在于针对不容易获得完全非晶态焊接接头，结合脉冲激光焊接技术具有功率密度高、焊缝窄、冷却速度快和变形小等优点，而提供Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头，确定了焊接工艺参数，测试了焊接接头的非晶性、热和力学性能。

本发明Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头，其特征在于，所述的 Pd基非晶合金块体是Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金热塑性成形试样。

本发明的Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头，包括如下步骤：

步骤一、试样的制备：先将选用的纯度为≥99.95％的Pd、Cu、Ni和P的原材料在高真空熔炼炉中在高纯氩气的条件下熔炼且翻转4-5次再吸铸到铜模中吸铸的同时采用水冷；将吸铸好的Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金圆棒采用热塑性成形技术压成0.5-1.2mm厚的薄片。

步骤二、焊前准备阶段：将热塑性成形的Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金块体的表面用砂纸打磨，去除表面氧化层和污渍，然后采用丙酮和无水乙醇清洗、吹干。

步骤三、装配夹持阶段：根据采用的非晶合金材料薄、焊后易变形、需快冷及其它因素，采用纯铜材料的焊接夹具；采用一端夹紧，另一端压平的方式，即在Pd基非晶合金薄片的焊接位置两端加入压片，同时必须保持压平；

步骤四、脉冲激光焊接阶段：采用最大功率为1500W的脉冲激光进行焊接，优化焊接工艺参数获得完全非晶态焊接接头。

本发明中热塑性成形Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金块体试样的制备，其特征在于，目的是为了去除铸件中的气孔。进行热塑性成形时温度控制在玻璃转化温度T_g＝305℃到结晶温度T_x＝384℃之间。

本发明的Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头，其特征在于：步骤四中脉冲激光焊接参数包括激光功率为750-1125W，光斑直径为0.1-1.0mm，出光频率为5-15Hz，焊接速度是15-25mm min^-1，占空比为5-10％。

本发明提供的Pd基非晶合金块体的脉冲激光焊接方法及用其方法获得非晶焊接接头，通过对焊接条件包括激光功率、光斑直径、出光频率、焊接速度和占空比进行适当控制，使得通过本发明的焊接方法获得了完全非晶态的Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金块体对接接头，且焊接接头的强度高韧性好。

附图说明

附图1为Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金块体对接接头中不同区域的X射线衍射图谱。

附图2为Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金块体对接接头中不同区域的差示扫描量热法热分析图。

附图3为Pd₄₃Cu₂₇Ni₁₀P₂₀非晶合金块体对接接头的纳米压痕测试结果。