銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及銅基非晶合金的焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其包括待焊基材銅基非晶合金和焊接件商用金屬合金，在惰性氣氛保護(hù)下采用脈沖激光或連續(xù)波激光使商用金屬合金和銅基非晶合金分別達(dá)到各自的熔點(diǎn)以上以形成熔融態(tài)進(jìn)行接合，并使得銅基非晶合金與商用金屬合金在不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接；商用金屬合金含有銅基非晶合金所含元素中的一種元素或兩種元素。能夠?qū)崿F(xiàn)非晶合金與商用金屬合金之間的焊接，即實(shí)現(xiàn)非晶合金與結(jié)晶合金之間的焊接，并使得銅基非晶合金與商用金屬合金焊接的強(qiáng)度高，從而解決了銅基非晶合金很難實(shí)現(xiàn)攻牙工藝的缺陷，大幅擴(kuò)大銅基非晶合金的應(yīng)用范圍。
【專利說明】銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及銅基非晶合金的焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金因具有強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性、軟磁性和超導(dǎo)性等方面的優(yōu)良特性，其在電子、機(jī)械、化工等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。銅基非晶合金是非晶合金中的一種，但由于銅基非晶合金存在難加工、難焊接的缺點(diǎn)，從而大大限制了其應(yīng)用范圍。因此，銅基非晶合金的焊接成為非晶合金應(yīng)用拓展的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用較廣泛的是鋯基非晶合金，但鋯基非晶合金的焊接僅局限于鋯基非晶合金之間的焊接，對(duì)于鋯基非晶合金材料與異種材料，尤其與結(jié)晶金屬的焊接難以實(shí)現(xiàn)。CN1386605A中公開的一種鋯基非晶塊體材料的電阻焊接方法，CN101987396A中公開的一種鋯基塊體非晶合金的激光焊接方法，均僅限于非晶材料之間的焊接。另外，CN102430862A中公開的一種非晶基材的激光焊接方法，其具體公開了非晶合金之間或非晶合金與不銹鋼之間的焊接，雖然其公開了非晶合金與不銹鋼之間的焊接，但是，其焊接條件的參數(shù)選擇非常局限。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，銅基非晶合金之間的焊接也難以實(shí)現(xiàn)，而且，業(yè)界普遍認(rèn)為銅基非晶合金與結(jié)晶金屬的焊接不可能實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，銅基非晶合金與結(jié)晶金屬之間的連接主要采用黏合劑連接。但是，有些產(chǎn)品需要較強(qiáng)的連接強(qiáng)度，采用粘合劑連接就不能滿足這些產(chǎn)品的連接強(qiáng)度。另外，由于銅基非晶合金材料上很難實(shí)現(xiàn)攻牙工藝，使得銅基非晶合金產(chǎn)品上難以實(shí)現(xiàn)螺栓、螺母的構(gòu)造，而且，如果采用粘合劑將螺栓、螺母粘合連接于銅基非晶產(chǎn)品上，其連接強(qiáng)度并不能滿足生產(chǎn)的需要。因此，亟需解決銅基非晶合金與結(jié)晶合金之間的焊接難題，才能擴(kuò)大銅基非晶合金材料的應(yīng)用范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0007]提供銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，包括待焊基材銅基非晶合金和焊接件商用金屬合金，在惰性氣氛保護(hù)下采用脈沖激光或連續(xù)波激光使所述商用金屬合金和所述銅基非晶合金分別達(dá)到各自的熔點(diǎn)以上以形成熔融態(tài)進(jìn)行接合；
焊接條件的選擇原則:以TTT圖為基準(zhǔn)，根據(jù)銅基非晶合金的厚度來選擇焊接條件，以使得銅基非晶合金與商用金屬合金在不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接；所述商用金屬合金含有所述銅基非晶合金所含元素中的一種元素或兩種元素。
[0008]所述商用金屬合金為銅合金、鈦合金、鋯合金、鎳合金、銅鈹合金、銅鎳合金、銅鋁合金、銅鈦合金、鎳鋯合金、銅錫合金或不銹鋼中的任意一種。[0009]焊接方式為:在所述銅基非晶合金鑄造或加工出突起結(jié)構(gòu)，并在所述商用金屬合金加工出孔，所述孔套設(shè)于所述突起結(jié)構(gòu)或設(shè)置于所述突起結(jié)構(gòu)的上方，然后采用激光使所述孔和所述突起結(jié)構(gòu)均達(dá)到熔融態(tài)進(jìn)行接合。
[0010]所述孔的孔壁具有粗糙度。
[0011]所述突起結(jié)構(gòu)的橫截面直徑小于或等于所述孔的直徑，所述孔套設(shè)于所述突起結(jié)構(gòu)使得所述突起結(jié)構(gòu)與所述孔之間形成間隙或所述突起結(jié)構(gòu)與所述孔觸接。
[0012]所述間隙的寬度為(T0.1mm。
[0013]所述突起結(jié)構(gòu)的橫截面直徑大于所述孔的直徑，所述孔設(shè)置于所述突起結(jié)構(gòu)的上方；所述孔的孔壁與所述突起結(jié)構(gòu)的柱壁之間的橫向間距為0.0lmnT0.05mm。
[0014]所述焊接條件包括激光形式、激光功率、焊接速度和惰性氣氛保護(hù)氣體種類及壓力。
[0015]所述銅基非晶合金的厚度為0.lmnT20mm的情況下，所述激光形式為脈沖激光或連續(xù)波激光，所述激光功率為0.1KW?8KW，所述焊接速度為大于lmm/s，所述惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.1?5MPa。
[0016]所述惰性氣氛為惰性氣體或氮?dú)狻?br>
[0017]其中，本發(fā)明所述的TTT圖是指溫度時(shí)間轉(zhuǎn)變圖，本發(fā)明所述的TTT圖如附圖7所示。當(dāng)加熱曲線達(dá)到Tm (熔點(diǎn))以上后進(jìn)行冷卻，并且加熱曲線和冷卻曲線均不可碰觸到晶化區(qū)域6。其中，在焊接過程中，只要不碰觸到晶化區(qū)域6，即鋯基非晶合金與商用金屬合金不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接，即在不晶化區(qū)域7中選擇焊接參數(shù)均可，多種焊接參數(shù)均能達(dá)到最佳的焊接強(qiáng)度。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，能夠?qū)崿F(xiàn)銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接，即實(shí)現(xiàn)銅基非晶合金與結(jié)晶合金之間的焊接，并使得銅基非晶合金與商用金屬合金焊接的強(qiáng)度高。
[0019](2)本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，由于實(shí)現(xiàn)了銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接，使得商用金屬合金中的螺栓、螺母的結(jié)構(gòu)能夠直接焊接于銅基非晶合金上，從而解決了銅基非晶合金很難實(shí)現(xiàn)攻牙工藝的缺陷，大幅擴(kuò)大銅基非晶合金的應(yīng)用范圍。
[0020](3)本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，具有廣泛的激光焊接參數(shù)選擇范圍，對(duì)焊接條件的參數(shù)選擇范圍比較大，即焊接條件所受的限制比較小，在焊接過程中，以TTT圖為基準(zhǔn)，只要不碰觸到晶化區(qū)，即銅基非晶合金與商用金屬合金不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接，多種焊接參數(shù)均能達(dá)到最佳的焊接強(qiáng)度。
[0021](4)利用本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，所焊接的銅基非晶合金與商用金屬合金之間的強(qiáng)度高達(dá)3.5KN。
[0022](5)本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，所焊接的銅基非晶合金與商用金屬合金，利用XRD (X射線衍射)分析和金相顯微鏡觀察焊接部位，發(fā)現(xiàn)非晶體和晶體混合存在的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象說明了銅基非晶合金與商用金屬合金之間實(shí)現(xiàn)了焊接，并且焊接部位具有高強(qiáng)度。
[0023](6)本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，具有方法簡(jiǎn)單，能夠適用于大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法的商用金屬合金焊接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法的銅基非晶合金待焊基材的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法的實(shí)施例1、3、5、
7、9和11的銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法的實(shí)施例2、4、6、8和10的銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是利用XRD分析銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接部位的XRD圖。
[0029]圖6是利用金相顯微鏡對(duì)銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接部位的截面放大100倍進(jìn)行金相觀察的結(jié)果圖。
[0030]圖7是本發(fā)明的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法的TTT圖。
[0031]在圖1至圖7中包括有:
1——待焊基材銅基非晶合金、11——突起結(jié)構(gòu)、101——柱壁、
2——焊接件商用金屬合金、21——孔、201——孔壁、
3—間隙、
4——激光發(fā)射裝置、
5——?dú)怏w噴射裝置、
6——晶化區(qū)域、
7—不晶化區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，包括待焊基材銅基非晶合金和焊接件商用金屬合金，在惰性氣氛保護(hù)下采用脈沖激光或連續(xù)波激光使商用金屬合金和銅基非晶合金分別達(dá)到各自的熔點(diǎn)以上以形成熔融態(tài)進(jìn)行接合，并使得銅基非晶合金與商用金屬合金在不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接；商用金屬合金含有銅基非晶合金所含元素中的一種元素或兩種元素，即能夠?qū)崿F(xiàn)銅基非晶合金與商用金屬合金之間的焊接。
[0033]其中，焊接條件的選擇原則為:以TTT圖為基準(zhǔn)，根據(jù)銅基非晶合金的厚度來選擇焊接條件，以使得銅基非晶合金與商用金屬合金在不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接；焊接條件包括激光形式、激光功率、焊接速度和惰性氣氛保護(hù)氣體種類及壓力。
[0034]本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其具體焊接方式為:在銅基非晶合金上加工出突起結(jié)構(gòu)，并在商用金屬合金上加工出孔，孔套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)或設(shè)置于突起結(jié)構(gòu)的上方，采用激光使孔和突起結(jié)構(gòu)均達(dá)到熔融態(tài)后進(jìn)行接合。其中，本發(fā)明所述的突起結(jié)構(gòu)可為柱狀結(jié)構(gòu)，例如為圓柱、方柱。當(dāng)然，本發(fā)明所述的突起結(jié)構(gòu)還可為其它不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，只要能夠與商用金屬合金實(shí)現(xiàn)焊接即可。[0035]其中，孔的孔壁具有粗糙度，從而在焊接的過程中，能夠增大孔壁與突起結(jié)構(gòu)的接觸面積，從而使得孔壁與突起結(jié)構(gòu)之間的受熱更快且更均勻。
[0036]其中，激光通過激光發(fā)射裝置4發(fā)出，惰性氣氛通過氣體噴射裝置5噴出。
[0037]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]實(shí)施例1。
[0039]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-Ni系合金，焊接件商用金屬合金為銅合金。其中，待焊基材的厚度為0.5mm，焊接件的厚度為1mm。
[0040]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上加工出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖3，待焊基材銅基非晶合金I的突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑小于焊接件商用金屬合金2的孔21的直徑，孔21套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)11并使得突起結(jié)構(gòu)11與孔21之間形成間隙3。本實(shí)施例中，間隙3的寬度為0.1mm。
[0041]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氦氣，激光形式為脈沖激光，激光功率為1.5KW，焊接速度為15mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.2MPa。
[0042]實(shí)施例2。
[0043]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-N1-Sn系合金，焊接件商用金屬合金為錯(cuò)合金。其中，待焊基材的厚度為1mm，焊接件的厚度為1mm。
[0044]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上鑄造出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖4，突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑大于孔21的直徑，孔21設(shè)置于突起結(jié)構(gòu)11的上方，并且，本實(shí)施例中，孔21的孔壁201與突起結(jié)構(gòu)11的柱壁101之間的橫向距離為0.05mm。在焊接的過程中，為了使待焊基材銅基非晶合金I與焊接件商用金屬合金2之間的焊接部位充分焊合，需要從待焊基材銅基非晶合金I的底部施加適當(dāng)?shù)南蛏蠅毫?，該向上壓力是為了將待焊基材銅基非晶合金I的熔融態(tài)像擠牙膏似的壓入孔21中，從而使整個(gè)焊接部位充分焊合。
[0045]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氖氣，激光形式為脈沖激光，激光功率為1.5KW，焊接速度為lOmm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.2MPa。
[0046]實(shí)施例3。
[0047]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-Ni系合金，焊接件商用金屬合金為鈦合金。其中，待焊基材的厚度為1.5mm，焊接件的厚度為1mm。
[0048]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上加工出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖3，待焊基材銅基非晶合金I的突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑小于焊接件商用金屬合金2的孔21的直徑，孔21套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)11并使得突起結(jié)構(gòu)11與孔21之間形成間隙3。本實(shí)施例中，間隙3的寬度為0.05mm。
[0049]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氬氣，激光形式為連續(xù)波激光，激光功率為1.5KW，焊接速度為12mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.2MPa。
[0050]實(shí)施例4。
[0051]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-N1-Sn系合金，焊接件商用金屬合金為鎳合金。其中，待焊基材的厚度為1.5mm,焊接件的厚度為1_。[0052]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上加工出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖4，突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑大于孔21的直徑，孔21設(shè)置于突起結(jié)構(gòu)11的上方，并且，本實(shí)施例中，孔21的孔壁201與突起結(jié)構(gòu)11的柱壁101之間的橫向距離為0.02mm。在焊接的過程中，為了使待焊基材銅基非晶合金I與焊接件商用金屬合金2之間的焊接部位充分焊合，需要從待焊基材銅基非晶合金I的底部施加適當(dāng)?shù)南蛏蠅毫?，該向上壓力是為了將待焊基材銅基非晶合金I的熔融態(tài)像擠牙膏似的壓入孔21中，從而使整個(gè)焊接部位充分焊合。
[0053]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氪氣，激光形式為連續(xù)波激光，激光功率為1.5KW，焊接速度為12mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.2MPa。
[0054]實(shí)施例5。
[0055]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-Ni系合金，焊接件商用金屬合金為不銹鋼。其中，商用不銹鋼常含有的元素包括鐵、碳、鉻、鎳、錳、硅、鑰、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鉆。本實(shí)施例中，待焊基材的厚度為2mm,焊接件的厚度為1mm。
[0056]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上鑄造出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖3，待焊基材銅基非晶合金I的突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑小于焊接件商用金屬合金2的孔21的直徑，孔21套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)11并使得突起結(jié)構(gòu)11與孔21之間形成間隙3。本實(shí)施例中，間隙3的寬度為0.03mm。
[0057]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氙氣,激光形式為脈沖激光,激光功率為1.5KW，焊接速度為15mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為IMPa。
[0058]實(shí)施例6。
[0059]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-N1-Sn系合金，焊接件商用金屬合金為銅鈹合金。其中，待焊基材的厚度為0.1mm，焊接件的厚度為1mm。
[0060]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上加工出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖4，突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑大于孔21的直徑，孔21設(shè)置于突起結(jié)構(gòu)11的上方，并且，本實(shí)施例中，孔21的孔壁201與突起結(jié)構(gòu)11的柱壁101之間的橫向距離為0.03mm。在焊接的過程中，為了使待焊基材銅基非晶合金I與焊接件商用金屬合金2之間的焊接部位充分焊合，需要從待焊基材銅基非晶合金I的底部施加適當(dāng)?shù)南蛏蠅毫?，該向上壓力是為了將待焊基材銅基非晶合金I的熔融態(tài)像擠牙膏似的壓入孔21中，從而使整個(gè)焊接部位充分焊合。
[0061]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氡氣，激光形式為連續(xù)波激光，激光功率為
0.1KW，焊接速度為llmm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為3MPa。
[0062]實(shí)施例7。
[0063]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-Ni系合金，焊接件商用金屬合金為銅鎳合金。其中，待焊基材的厚度為20mm，焊接件的厚度為1mm。
[0064]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上鑄造出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖3，待焊基材銅基非晶合金I的突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑小于焊接件商用金屬合金2的孔21的直徑，孔21套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)11并使得突起結(jié)構(gòu)11與孔21之間形成間隙3。本實(shí)施例中，間隙3的寬度為0.07mm。
[0065]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氮?dú)猓す庑问綖槊}沖激光，激光功率為8KW，焊接速度為14mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.1MPa。
[0066]實(shí)施例8。
[0067]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-N1-Sn系合金，焊接件商用金屬合金為銅鋁合金。其中，待焊基材的厚度為10mm，焊接件的厚度為1mm。
[0068]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上加工出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖4，突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑大于孔21的直徑，孔21設(shè)置于突起結(jié)構(gòu)11的上方，并且，本實(shí)施例中，孔21的孔壁201與突起結(jié)構(gòu)11的柱壁101之間的橫向距離為0.04_。在焊接的過程中，為了使待焊基材銅基非晶合金I與焊接件商用金屬合金2之間的焊接部位充分焊合，需要從待焊基材銅基非晶合金I的底部施加適當(dāng)?shù)南蛏蠅毫Γ撓蛏蠅毫κ菫榱藢⒋富你~基非晶合金I的熔融態(tài)像擠牙膏似的壓入孔21中，從而使整個(gè)焊接部位充分焊合。
[0069]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氦氣，激光形式為連續(xù)波激光，激光功率為5KW，焊接速度為5mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為4MPa。
[0070]實(shí)施例9。
[0071]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-Ni系合金，焊接件商用金屬合金為銅鈦合金。其中，待焊基材的厚度為6mm，焊接件的厚度為1mm。
[0072]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上加工出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖3，待焊基材銅基非晶合金I的突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑等于焊接件商用金屬合金2的孔21的直徑，孔21套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)11并使得突起結(jié)構(gòu)11與孔21之間觸接，即不形成間隙3。本實(shí)施例中，間隙3的寬度為0mm。
[0073]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氖氣，激光形式為脈沖激光，激光功率為3KW，焊接速度為13mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為5MPa。
[0074]實(shí)施例10。
[0075]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-N1-Sn系合金，焊接件商用金屬合金為鎳鋯合金。其中，待焊基材的厚度為15mm，焊接件的厚度為1mm。
[0076]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上鑄造出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖4，突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑大于孔21的直徑，孔21設(shè)置于突起結(jié)構(gòu)11的上方，并且，本實(shí)施例中，孔21的孔壁201與突起結(jié)構(gòu)11的柱壁101之間的橫向距離為0.01mm。在焊接的過程中，為了使待焊基材銅基非晶合金I與焊接件商用金屬合金2之間的焊接部位充分焊合，需要從待焊基材銅基非晶合金I的底部施加適當(dāng)?shù)南蛏蠅毫?，該向上壓力是為了將待焊基材銅基非晶合金I的熔融態(tài)像擠牙膏似的壓入孔21中，從而使整個(gè)焊接部位充分焊合。
[0077]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氙氣，激光形式為連續(xù)波激光，激光功率為6KW，焊接速度為14mm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.3MPa。
[0078]實(shí)施例11。
[0079]本實(shí)施例的待焊基材銅基非晶合金為Cu-T1-Zr-Ni系合金，焊接件商用金屬合金為銅錫合金。其中，待焊基材的厚度為13mm，焊接件的厚度為9mm。
[0080]見圖1和圖2，在待焊基材銅基非晶合金I上鑄造出突起結(jié)構(gòu)11，并在焊接件商用金屬合金2上加工出孔21。本實(shí)施例中，見圖3，待焊基材銅基非晶合金I的突起結(jié)構(gòu)11的橫截面直徑小于焊接件商用金屬合金2的孔21的直徑，孔21套設(shè)于突起結(jié)構(gòu)11并使得突起結(jié)構(gòu)11與孔21之間形成間隙3。本實(shí)施例中，間隙3的寬度為0.09mm。
[0081]本實(shí)施例的焊接條件包括:惰性氣氛為氮?dú)?，激光形式為脈沖激光，激光功率為
4.5KW，焊接速度為llmm/s，惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為3.5MPa。
[0082]性能測(cè)試
1、X射線衍射分析
對(duì)實(shí)施例1中銅基非晶合金與銅合金的焊接部位進(jìn)行X射線衍射分析，見圖5，該圖顯示焊接部分具有非晶組織，說明了銅基非晶合金在焊接前后焊接部位沒有發(fā)生晶化反應(yīng)。
[0083]2、金相顯微鏡觀察焊接部位
利用金相顯微鏡對(duì)實(shí)施例2中的銅基非晶合金與鋯合金之間的焊接部位的截面放大100倍進(jìn)行金相觀察，該圖顯示焊接部分具有非晶組織，說明銅基非晶合金在焊接前后焊接部位沒有發(fā)生晶化反應(yīng)。
[0084]3、焊接強(qiáng)度測(cè)試
對(duì)上述實(shí)施例1至11中已焊接好的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行拉拔力測(cè)試，記錄最大拉斷力。結(jié)果如表I所示。
[0085]將上述實(shí)施例1至11中已焊接好的結(jié)構(gòu)件分別標(biāo)記為樣品1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10# 和 11#。
[0086]表I實(shí)施例1至實(shí)施例11中已焊接好的結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度測(cè)試
釋品1# |2* 13* 4* |5* |6* |7* |8* |9* IlO* 111*
幕大拉斷力Tkn 丨2.8丨3.3丨3.5丨2.5丨2.9丨3.I丨3.0丨3.2丨3.5丨2.7丨3.4
由表I可知，采用本發(fā)明提供的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，能夠
使得銅基非晶合金與商用金屬合金焊接后的結(jié)構(gòu)件具有很高的強(qiáng)度，其最大拉斷力達(dá)到
3.5KN。
[0087]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:包括待焊基材銅基非晶合金和焊接件商用金屬合金，在惰性氣氛保護(hù)下采用脈沖激光或連續(xù)波激光使所述商用金屬合金和所述銅基非晶合金分別達(dá)到各自的熔點(diǎn)以上以形成熔融態(tài)進(jìn)行接合； 焊接條件的選擇原則:以TTT圖為基準(zhǔn)，根據(jù)銅基非晶合金的厚度來選擇焊接條件，以使得銅基非晶合金與商用金屬合金在不發(fā)生晶化反應(yīng)的狀況下完成焊接；所述商用金屬合金含有所述銅基非晶合金所含元素中的一種元素或兩種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述商用金屬合金為銅合金、鈦合金、鋯合金、鎳合金、銅鈹合金、銅鎳合金、銅鋁合金、銅鈦合金、鎳鋯合金、銅錫合金或不銹鋼中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:焊接方式為:在所述銅基非晶合金鑄造或加工出突起結(jié)構(gòu)，并在所述商用金屬合金加工出孔，所述孔套設(shè)于所述突起結(jié)構(gòu)或設(shè)置于所述突起結(jié)構(gòu)的上方，然后采用激光使所述孔和所述突起結(jié)構(gòu)均達(dá)到熔融態(tài)進(jìn)行接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述孔的孔壁具有粗糙度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述突起結(jié)構(gòu)的橫截面直徑小于或等于所述孔的直徑，所述孔套設(shè)于所述突起結(jié)構(gòu)使得所述突起結(jié)構(gòu)與所述孔之間形成間隙或所述突起結(jié)構(gòu)與所述孔觸接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述間隙的寬度為(T0.1mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述突起結(jié)構(gòu)的橫截面直徑大于所述孔的直徑，所述孔設(shè)置于所述突起結(jié)構(gòu)的上方；所述孔的孔壁與所述突起結(jié)構(gòu)的柱壁之間的橫向間距為0.0lmnT0.05mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述焊接條件包括激光形式、激光功率、焊接速度和惰性氣氛保護(hù)氣體種類及壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述銅基非晶合金的厚度為0.lmnT20mm的情況下，所述激光形式為脈沖激光或連續(xù)波激光，所述激光功率為0.1KW?8KW，所述焊接速度為大于lmm/s，所述惰性氣氛保護(hù)氣體壓力為0.1?5MPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅基非晶合金與商用金屬合金的激光焊接方法，其特征在于:所述惰性氣氛為惰性氣體或氮?dú)狻?br>
【文檔編號(hào)】B23K26/323GK103862176SQ201410133010
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】李奉珪 申請(qǐng)人:東莞臺(tái)一盈拓科技股份有限公司