一种对于FeSiB非晶带材获得非晶接头的焊接方法
【技术领域】
[0001]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，具体涉及一种对于FeSiB非晶带材获得非晶接头的方法，。
【背景技术】
[0002]非晶合金材料是近年来发展起来的一种新型材料，与晶体材料相比，非晶材料具有其无法比拟的优异性能，如高强度、高弹性极限、高硬度、良好的抗腐蚀性能和软磁性能。在众多非晶合金系中，铁基非晶合金强度高、耐蚀耐磨性能及软磁性能优异，成本低廉，具有广泛的工业应用。FeSiB非晶合金具有优异的软磁性能，目前已应用于电子电气、电力、汽车、航空航天等行业，实现了产业化和商业化。但是由于非晶材料的固有特性，FeSiB非晶合金也比较脆、韧性小、不易加工和切割、可焊性差等，制约了其更广泛的应用。
[0003]目前国内外一些研究者对铁基非晶合金的焊接进行了试探性研究，比如大连理工大学闫鸿浩教授(Conbust1n，Explos1n, and Shock Waves，2008，44: 491_496)%\用爆炸焊技术将20-120层Fe78B13SijP Fe 4(]Ni4QP14B6以交替叠层方式制备成块体非晶合金，北京大学刘凯欣教授(Applied Surface Science, 2009, 255:将铁基非晶带材Fe4QNi4QP14B6焊接在铝合金表层，南昌大学付艳恕(稀有金属材料与工程，2011，40:
等以镍为中间层对Fe基非晶合金进行爆炸焊，以及深圳大学的凌世全采用微电阻电焊焊接了 Fe78B13Si9 (焊接学报，2013，34:45-49),结果表明在极窄工艺参数范围内，非晶基体并未晶化。然而，上述研究报道，主要倾向采用焊接方法制备非晶合金材料，而且焊接接头形式单一、工艺复杂、成本较高。脉冲微激光焊作为一种精密的连接方法，具有功率密度高、焊缝窄、冷却速度快和变形小等优点，特别适合超薄材料的焊接；国内外目前尚未见铁基非晶激光焊接的相关技术报道，以及相关专利申请。
【发明内容】
[0004]为了解决FeSiB非晶带材焊接难、应用受限的问题，本发明提出了一种对于FeSiB非晶带材获得非晶接头的方法，该方法通过专用焊接工装设计、工艺参数优化，获得完全非晶态、形成及质量优异的焊接接头。
[0005]为了实现上述目标，本发明的技术方案是采用微脉冲激光焊技术，通过专用焊接工装设计、工艺参数优化，实现FeSiB非晶带材接头的完全非晶态焊接，一种对于FeSiB非晶带材获得非晶接头的方法，其特征在于方法步骤如下:
(1)焊前准备阶段；根据焊接工装夹具的特点，选用铁基非晶合金焊件，将焊接试样的表面用砂纸打磨，去除表面氧化层和污渍，然后采用无水乙醇清洗、吹干，防止生锈；激光焊接前先对焊机预热10?20分钟，激光束偏转α倾斜入射到试样表面，采用侧吹纯度为99.9%氩气保护气的方式抑制等离子体，保护焊接熔池，侧吹角度应小于λ ;
(2)装配夹持阶段；根据试验材料薄、焊后易变形、需快冷等因素，设计紫铜焊接夹具，采用一端夹紧，另一端压平的方式，即在铁基非晶带材的焊接位置两端加入压片，同时必须保持压平；夹紧片、压平片和底部材料为均为紫铜板，如图2 ;
(3)激光焊接阶段；采用功率为80W的脉冲激光进行搭接焊接，采用单一变量方法对脉冲功率百分比P、脉冲宽度T、脉冲频率F、脉冲能量E等工艺参数进行优化，获得非晶态焊接接头。
[0006]本发明所述步骤⑴中选用铁基非晶合金焊件的规格为LmmXWmmXHym (L:长度、W:宽度、H:厚度)，非晶材料长度L根据所需自由确定，宽度W为20~60mm，厚度Η为25—30 μm0
[0007]所述步骤(2)中自行设计的夹具包括夹紧部位、压平部位、装置底座和铜质垫片；装置底座上设置铜质垫片，铜质垫片安装有夹紧部位和压平部位，Fe-S1-B非晶带材至于二部位之间；所述压平方式为滚压或平压；所述自行设计的夹具材料均为紫铜。
[0008]本发明所述步骤(1)中倾斜角α为4~6 °，侧吹氩气纯度为99.9%，侧吹角度λ为30 0 ?4500
[0009]本发明所述步骤(3)中脉冲功率百分比Ρ为6%~12%、脉冲宽度Τ为1.3-2.1ms、脉冲频率F为l~3Hz，脉冲能量E为0.9J~1.3J。
[0010]本发明所述步骤(3)中激光为脉冲式，接头形式为搭接，如图1。
[0011]本发明所述接头特征为完全非晶态。
[0012]本发明具有以下优点:(1)本发明解决了铁基非晶合金焊接过程易开裂、变形，特别是易晶化的问题，能获取完全非晶态的焊接接头；(2)本发明焊接工装简单、工艺参数范围宽、适应性强、焊接成本低。
【附图说明】
[0013]图1为本发明Fe-S1-B非晶带材激光焊的搭接示意图。
[0014]图2为本发明夹持装置示意图。
[0015]图3为本发明Fe-S1-B非晶带材激光焊焊缝宏观形貌图。
[0016]图4为本发明Fe-S1-B非晶带材激光焊接头横截面形貌图。
[0017]图5为本发明Fe-S1-B非晶带材微激光焊接接头的微区_X射线衍射图。
[0018]图6为本发明Fe-S1-B非晶带材微激光焊接接头显微硬度分布曲线图。
[0019]图1中:A—Fe-S1-B非晶带材母材，B—Fe_Si_B非晶带材搭接区，W—母材宽度。
[0020]图2中:1一Fe-S1-B非晶带材2—夹紧部位3—压平部位4一装置底座，5—铜质垫片。
[0021]图3中:(a)焊缝宏观形貌，(b)局部焊缝放大的形貌。
[0022]图 4 中:(a)P:9%、T:1.7 (b) P:9%、T:1.5 (c) P:6%、Τ: 1.7。
[0023]图5中:(a)不同脉宽下微激光焊接接头的微区-X射线衍射图。
[0024](b)不同功率下微激光焊接接头的微区-X射线衍射图。
[0025]图6中:(a)不同脉宽下焊接接头截面的显微硬度分布。
[0026](b)不同功率下焊接接头截面的显微硬度分布。
【具体实施方式】
[0027]对本发明所提出的实施方式做进一步的详细说明: 实施例:本发明的焊接工艺过程如下:
焊接设备:意大利SISMA公司的L80型Nd: YAG脉冲激光焊机，光斑直径为Φ0.3mm，表面聚焦，焊接速度为0.3m/min，氩气流量为8L/min，改变脉冲功率P、脉宽T、脉冲频率F。
[0028]一、焊前准