非晶合金连接研究进展
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构。 １４ 电子 束 焊 ．
电子束焊是高能量密度的焊接方法 ， 它利用空 间定向高速运动的电子束 ， 撞击工件表面后 ， 将部分 动能转化为热能 ， 使被焊金属熔化， 冷却结晶后形成 焊缝 。Ｊｎｈｕ ｉ 等 人 利 用 电 子 束 焊 对 ０ｇｙｎ Ｋｍ
现晶化现象 ， 仍然保持非晶结构 ， 这表明通过爆炸焊 接 成功 实现 了非 晶材 料 和 晶态材 料 的冶金结 合 。
结 构 。正是 由于非 晶态 合 金 这 种 独 特 的结 构 ， 其 使 在机 械 、 力学 、 化学 、 物理 性 能等 方面 优 于晶态合 金 ， 不 仅具 有较高 的强 度 、 韧性 、 磨 性 和抗腐 蚀性 ，而 耐 且 在试 验 中还 表现 出优 良的软 磁性 能 、 氢能力 、 储 超 导 能力 和 低 磁 损 耗 等 特 性 ¨ 。然 而 ， 期 以来 ， Ｊ 长 限 制非 晶合金 实 际应 用 的 主要 问题 就 是 非 晶合 金 尺
第２ ６卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 １月
甘肃科 技
Ｇａ ｓ ｉｎｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｕ Ｓｃｅ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ
０ ２ ｒ． ６ Ｚ
Ⅳ０ １ ．
Ｊ ｎ ２ １ ａ ． ００
非 晶合 金 连 接研 究进 展
保继栋
（ 甘肃 省科学技术情报研究所 ， 甘肃 兰州 ７ ００ ） ３ ００
１ 非 晶合金 的熔化 焊接
１ １ 爆炸 焊接 ．
续 Ｃ 激 光 焊 接实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验 。实 验结 果 表 明 ， Ｏ 焊接 速率 为 ２ ／ ｉ ４ ｍｎ的工 艺条 件 下 ， ｍ ｍｎ和 ｍ／ ｉ 焊缝 和 热 影 响 区
爆 炸 焊 是 以 炸 药 作 为 能 源 进 行 金属 焊接 的方
法， 是利用炸药爆炸产生 的冲击力 ， 造成焊件的迅速 碰 撞而 实 现连接 焊 件 的 一 种 压 焊 方法 ， 特 点 是 能 其
出现了不 同程度的晶化现象， 晶化相主要是 ＺＣ 相 ｒｕ 和 ｚ３ ｕ６ ｌ相 （ ５） 焊 接 速 度 为 ８ ｍｉ ， ｒｃ ３ ２ ８ Ａ６ Ｔ ； ｍ／ ｎ时 成
功地获 得 了无 气 孔 和裂 纹 等 缺 陷 的焊 接 接头 ， 缝 焊
和热影 响区均没有出现晶化现象 ， 仍然保持非晶结
关键词 ： 晶合金 ； 非 焊接 ； 过冷液相区
中图 分 类 号 ：Ｇ ３ ． Ｔ １９ ８
所谓 非 晶态是 相 对 于 晶态 而 言 ， 物 质 的另 一 是
Ｉ２ 脉 冲 电流 焊 ．
种结 构状 态 ， 不象 晶态 那 样呈 长程 有序排 列 ， 它 而是
一
Ｋ ｗ ｍ ｒ 等人 脉 冲 电 流 焊 接 方 法 对 同质 块 ａ ａ ｕａ 体 非 晶合金 ｚ５ ｌＮ５ｕ０ １．ｍ ４ ｍ × ｍｍ） ｒ Ａｌ ｉ ３（３５ ｍ× ｍ ５ ０ ｃ ２
强 度为 １４ ＭＰ ， ５ ０ ａ 与焊前 的非 晶合金 ｚ５ ｕｏ ｉ ｌ ｒ ３ ５ ５ ＮＡｏ Ｃ
的几乎 相 等 。
１３ 激光 焊 ．
但 还是 不能达 到 实际工 程 应 用 的要 求 。 目前有 两种
方 法来 解决非 晶合 金 尺 寸 问题 ： 一种 方 法 是 通过 优
激 光 焊是 利用 高 能量密 度 的激 光束作 为热 源进 行 焊接 的一种 高效 精密 的焊 接方法 Ｌ 。Ｋ－等人 在 １ Ｊ ４ 激 光输 出功 率 为 １０Ｗ ， ２０ 光斑 直 径 为 ０ ３ ｍ， 接 ．ｍ 焊
速度分 别 为 ２ ／ ｉ 、 ｍ ｍ ｎ ８ｍ ／ ｎ 对 同质 ｍｍ ｍ ｎ ４ｍ ／ ｉ、 ｍ ｍｉ， 非 晶合 金 Ｚ４Ｃ 勰Ａ， １ｍｍ×５ ｍ ×ｌ 进行 了连 ｒ ｕ １（ ５ ５ ｍ ｍ）
进行 了焊接 实验 。实验结 果表 明 ， 成功焊 接 Ｚ５ １ ｒ Ａ 。 Ｎ ｕ。 充 电 电 压 范 围 为 １０—１０ 电 压 低 于 ｉ ，的 Ｃ ０ ８ Ｖ， １０ ０ Ｖ无 法 得到 完 整 的焊 接 接 头 ， 而高 于 ２ ０ ０ Ｖ接 头
种具 有长程无 序 、 程 有序 或 是 在 宏 观 上无 序 的 短
寸 。尽 管近 年来 研发 了 一 系列 大块 非 晶合 金 体 系 ，
处 发生 晶化 现 象 。从焊后 试样 截面 经抛光腐 蚀后 的
光 镜 照 片 和微 区 Ｘ Ｄ 图谱 中可 以看 出焊 接界 面 处 Ｒ
无 缺陷 或孔 洞 ， 焊缝 和热 影 响区仍保 持非 晶结构 ， 没 有 发生 晶化 。焊后 试样 经拉伸 实验 测试得 到其拉 伸
将任意 同种材料 ， 特别是不 同种材料迅速并且牢固
地 焊接 起 来 。Ｋ ｗｍｕａ 等 人 用 爆 炸 焊 接 方 法 将 ａ ａ ｒ 非 晶合 金 ｚ５ ｌＮ５ ｕ０ ２ ｉ ×１ ｉ ×２ｍ ｒＡ１ ｉ ３（０ｍｌ ０ｍｌ ｍ） ５ ０ Ｃ ｌ ｌ 焊 接 在 晶 态 Ｔ 合 金 上 。焊 后 试 样 经 光 镜 和 微 区 ｉ Ｘ Ｄ检 测 ， 面处 无 小 孔 等 缺 陷 ， 晶试 样 没 有 出 Ｒ 界 非
化 合金 成分来 制 备更 大 尺 寸 的非 晶合 金 ， 般采 用 一 的是加 入合 金元 素 如 Ｂ ｅ等 ， Ｂ 是 非 环境 友好 元 但 ｅ 素； 另一 种方 法就 是 采 用 焊 接 方 法来 实 现 一 些相 同 的或不 同的非 晶合金 的连 接 以及非 晶合 金和 晶态合
金 的连 接 ， 而 扩大 非 晶合 金 的尺寸 和应 用 。 Ｊ从
摘
要： 综述 了近几年 采用焊接方法来实现同质 、 异质块体非 晶合金 以及块 体非晶合金 与晶态合金 的连接 的研究现
状。分析了实现熔化焊焊接非 晶合金 的局 限性在于 ： 入的能量密度必 须很高 ； 输 被焊试样 具有较强 的非 晶形成能力 和热稳定性。而实现 固相焊焊接非 晶合金 的局 限性在于 ： 焊试 样必须具 有一定 几何尺寸 的大块非晶合金 ； 被 控制焊 接参数使界面温度保持在过冷液 相区比较 困难 。
电子束焊是高能量密度的焊接方法 ， 它利用空 间定向高速运动的电子束 ， 撞击工件表面后 ， 将部分 动能转化为热能 ， 使被焊金属熔化， 冷却结晶后形成 焊缝 。Ｊｎｈｕ ｉ 等 人 利 用 电 子 束 焊 对 ０ｇｙｎ Ｋｍ
现晶化现象 ， 仍然保持非晶结构 ， 这表明通过爆炸焊 接 成功 实现 了非 晶材 料 和 晶态材 料 的冶金结 合 。
结 构 。正是 由于非 晶态 合 金 这 种 独 特 的结 构 ， 其 使 在机 械 、 力学 、 化学 、 物理 性 能等 方面 优 于晶态合 金 ， 不 仅具 有较高 的强 度 、 韧性 、 磨 性 和抗腐 蚀性 ，而 耐 且 在试 验 中还 表现 出优 良的软 磁性 能 、 氢能力 、 储 超 导 能力 和 低 磁 损 耗 等 特 性 ¨ 。然 而 ， 期 以来 ， Ｊ 长 限 制非 晶合金 实 际应 用 的 主要 问题 就 是 非 晶合 金 尺
第２ ６卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 １月
甘肃科 技
Ｇａ ｓ ｉｎｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｕ Ｓｃｅ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ
０ ２ ｒ． ６ Ｚ
Ⅳ０ １ ．
Ｊ ｎ ２ １ ａ ． ００
非 晶合 金 连 接研 究进 展
保继栋
（ 甘肃 省科学技术情报研究所 ， 甘肃 兰州 ７ ００ ） ３ ００
１ 非 晶合金 的熔化 焊接
１ １ 爆炸 焊接 ．
续 Ｃ 激 光 焊 接实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验 。实 验结 果 表 明 ， Ｏ 焊接 速率 为 ２ ／ ｉ ４ ｍｎ的工 艺条 件 下 ， ｍ ｍｎ和 ｍ／ ｉ 焊缝 和 热 影 响 区
爆 炸 焊 是 以 炸 药 作 为 能 源 进 行 金属 焊接 的方
法， 是利用炸药爆炸产生 的冲击力 ， 造成焊件的迅速 碰 撞而 实 现连接 焊 件 的 一 种 压 焊 方法 ， 特 点 是 能 其
出现了不 同程度的晶化现象， 晶化相主要是 ＺＣ 相 ｒｕ 和 ｚ３ ｕ６ ｌ相 （ ５） 焊 接 速 度 为 ８ ｍｉ ， ｒｃ ３ ２ ８ Ａ６ Ｔ ； ｍ／ ｎ时 成
功地获 得 了无 气 孔 和裂 纹 等 缺 陷 的焊 接 接头 ， 缝 焊
和热影 响区均没有出现晶化现象 ， 仍然保持非晶结
关键词 ： 晶合金 ； 非 焊接 ； 过冷液相区
中图 分 类 号 ：Ｇ ３ ． Ｔ １９ ８
所谓 非 晶态是 相 对 于 晶态 而 言 ， 物 质 的另 一 是
Ｉ２ 脉 冲 电流 焊 ．
种结 构状 态 ， 不象 晶态 那 样呈 长程 有序排 列 ， 它 而是
一
Ｋ ｗ ｍ ｒ 等人 脉 冲 电 流 焊 接 方 法 对 同质 块 ａ ａ ｕａ 体 非 晶合金 ｚ５ ｌＮ５ｕ０ １．ｍ ４ ｍ × ｍｍ） ｒ Ａｌ ｉ ３（３５ ｍ× ｍ ５ ０ ｃ ２
强 度为 １４ ＭＰ ， ５ ０ ａ 与焊前 的非 晶合金 ｚ５ ｕｏ ｉ ｌ ｒ ３ ５ ５ ＮＡｏ Ｃ
的几乎 相 等 。
１３ 激光 焊 ．
但 还是 不能达 到 实际工 程 应 用 的要 求 。 目前有 两种
方 法来 解决非 晶合 金 尺 寸 问题 ： 一种 方 法 是 通过 优
激 光 焊是 利用 高 能量密 度 的激 光束作 为热 源进 行 焊接 的一种 高效 精密 的焊 接方法 Ｌ 。Ｋ－等人 在 １ Ｊ ４ 激 光输 出功 率 为 １０Ｗ ， ２０ 光斑 直 径 为 ０ ３ ｍ， 接 ．ｍ 焊
速度分 别 为 ２ ／ ｉ 、 ｍ ｍ ｎ ８ｍ ／ ｎ 对 同质 ｍｍ ｍ ｎ ４ｍ ／ ｉ、 ｍ ｍｉ， 非 晶合 金 Ｚ４Ｃ 勰Ａ， １ｍｍ×５ ｍ ×ｌ 进行 了连 ｒ ｕ １（ ５ ５ ｍ ｍ）
进行 了焊接 实验 。实验结 果表 明 ， 成功焊 接 Ｚ５ １ ｒ Ａ 。 Ｎ ｕ。 充 电 电 压 范 围 为 １０—１０ 电 压 低 于 ｉ ，的 Ｃ ０ ８ Ｖ， １０ ０ Ｖ无 法 得到 完 整 的焊 接 接 头 ， 而高 于 ２ ０ ０ Ｖ接 头
种具 有长程无 序 、 程 有序 或 是 在 宏 观 上无 序 的 短
寸 。尽 管近 年来 研发 了 一 系列 大块 非 晶合 金 体 系 ，
处 发生 晶化 现 象 。从焊后 试样 截面 经抛光腐 蚀后 的
光 镜 照 片 和微 区 Ｘ Ｄ 图谱 中可 以看 出焊 接界 面 处 Ｒ
无 缺陷 或孔 洞 ， 焊缝 和热 影 响区仍保 持非 晶结构 ， 没 有 发生 晶化 。焊后 试样 经拉伸 实验 测试得 到其拉 伸
将任意 同种材料 ， 特别是不 同种材料迅速并且牢固
地 焊接 起 来 。Ｋ ｗｍｕａ 等 人 用 爆 炸 焊 接 方 法 将 ａ ａ ｒ 非 晶合 金 ｚ５ ｌＮ５ ｕ０ ２ ｉ ×１ ｉ ×２ｍ ｒＡ１ ｉ ３（０ｍｌ ０ｍｌ ｍ） ５ ０ Ｃ ｌ ｌ 焊 接 在 晶 态 Ｔ 合 金 上 。焊 后 试 样 经 光 镜 和 微 区 ｉ Ｘ Ｄ检 测 ， 面处 无 小 孔 等 缺 陷 ， 晶试 样 没 有 出 Ｒ 界 非
化 合金 成分来 制 备更 大 尺 寸 的非 晶合 金 ， 般采 用 一 的是加 入合 金元 素 如 Ｂ ｅ等 ， Ｂ 是 非 环境 友好 元 但 ｅ 素； 另一 种方 法就 是 采 用 焊 接 方 法来 实 现 一 些相 同 的或不 同的非 晶合金 的连 接 以及非 晶合 金和 晶态合
金 的连 接 ， 而 扩大 非 晶合 金 的尺寸 和应 用 。 Ｊ从
摘
要： 综述 了近几年 采用焊接方法来实现同质 、 异质块体非 晶合金 以及块 体非晶合金 与晶态合金 的连接 的研究现
状。分析了实现熔化焊焊接非 晶合金 的局 限性在于 ： 入的能量密度必 须很高 ； 输 被焊试样 具有较强 的非 晶形成能力 和热稳定性。而实现 固相焊焊接非 晶合金 的局 限性在于 ： 焊试 样必须具 有一定 几何尺寸 的大块非晶合金 ； 被 控制焊 接参数使界面温度保持在过冷液 相区比较 困难 。