一种锆基非晶块体材料的电阻焊接方法 本发明涉及非晶合金材料焊接技术，具体地说是一种锆基非晶块体材料的电阻焊接方法。
非晶合金由于其特殊的结构特征，而具有优异的物理和力学性能。获得块体的非晶材料几十年来一直是科学家们追求的目标。近几年，该领域出现突破性的进展。现在人们已经可以制备出多种锆基非晶块体材料。这些非晶合金具有很多独特的性能，如很高的弹性极限(2000MPa)和较高的Young’s模量(100GPa)以及较高的强度和韧性，耐腐蚀，耐磨损等，因此它们具有很大的研究和应用价值。然而，任何一种材料在应用时，焊接都是一个难以回避的问题，目前，一般的焊接方法如储能焊、摩擦焊或电阻焊接却不宜用来焊接非晶材料，因为在其焊接过程中非晶合金会发生晶化，将导致该类材料的特性散失。
本发明的目的在于提供一种锆基非晶块体材料的电阻焊接方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：采用脉冲电流焊接该类材料，其脉冲电流的周期为50～500μs，最大峰值电流密度为1～5kA/mm2，单个脉冲的持续时间为50～5000μs；脉冲电流的较佳参数为：脉冲电流的周期为100～200μs，电流密度为2～4kA/mm2，单个脉冲的持续时间500～1500μs。
本发明具有如下特点：
1.解决常规焊接解决不了的难题。采用本发明焊接非晶合金材料，可以避免非晶合金发生晶化，保持该类材料的特性，因此最大地优越性是解决了常规焊接方法不宜应用的非晶材料焊接问题。
2.焊接时间短、效率高。一般电阻焊电流半个周波的时间就在8000μs以上，整个焊接时间在秒的量级或者更长。可见本发明与一般电阻焊相比时间更短，电流密度更大，而且是数量级的差异。由于焊接时间很短，因此可以避免发生晶化，从而保证焊接质量，并且能提高工作效率。
图1为本发明焊接过程的装置示意图。
图2为本发明一个实施例的脉冲电流的波形图。
图3为本发明一个实施例试样焊接后接合部份的形貌。
图4为本发明一个实施例原始试样及焊接后的试样，以及原始试样在700℃保温1h后的X射线衍射图。
图5为本发明另一个实施例试样焊接后接合部份的形貌。
图6为本发明另一个实施例焊接后的试样的X射线衍射图。
图7为本发明第三个实施例试样焊接后接合部份的形貌。
图8为本发明第三个实施例焊接后的试样的X射线衍射图。
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
所用材料是直径为4mm的Zr55Al10Ni5Cu30(At％)非晶圆棒。把材料切成长度为5mm的小圆柱，圆平面为两个试样对接的接合面，该面用砂纸磨平，焊接时接合面间未加任何其它物质。图1为本发明焊接过程的装置示意图。其中：1为Cu电极，2为试样，3为Cu保护垫片，脉冲电流发生器由电容器组合而成，脉冲电流由10台MWF15-36电容器放电产生。脉冲电流的波形和基本参数由TDS3012型示波器测定。焊接时通过电极向试样施加一个大小约为200MPa的压应力σ。
图2为本实施例的脉冲电流的波形图，其中脉冲电流的周期tp＝130μs，最大峰值电流密度jm＝2.5kA/mm2，单个脉冲的持续时间800μs。图3是本实施例试样焊接后接合部份的形貌，从图中可看出试样接合非常好，中间没有任何缝隙。图4是原始试样(曲线a)，焊接后的试样(曲线b)，以及原始试样在700℃保温1 h后(曲线c)的X射线衍射图。其中曲线a和b是典型的非晶材料的X射线衍射图，与晶化后的试样的X射线衍射图(曲线c)有着明显的不同，曲线b说明试样在脉冲电流焊接后仍然是非晶。非晶在发生晶化后硬度会发生变化，因此测量显微硬度也可以判定试样在焊接后是否仍然是非晶。显微硬度的测量结果是原始试样的显微硬度HV＝510，退火试样的显微硬度HV＝644，焊接试样基体的显微硬度HV＝510，接合区的显微硬度HV＝514。这一结果说明试样焊接后基体部分没有晶化，接合区的结构也仍是非晶结构。
实施例2
所用材料是Zr48Nb8Cu14Ni12Be18(At％)非晶。操作过程同实施例1。脉冲电流的参数为：周期tp＝100μs，最大峰值电流密度jm＝3.0kA/mm2，单个脉冲的持续时间900μs时可以得到很好的焊接效果和保持材料原有的非晶结构。图5是本实施例试样焊接后接合部份的形貌，从图可看出试样接合很好。图6是本实施例焊接后的试样的X射线衍射图，可看出试样仍然是非晶。显微硬度的测量结果也表明试样在焊接后仍是非晶。
实施例3
所用材料Zr57Ti5Al10Cu20Ni8(At％)非晶。操作过程同实施例1。脉冲电流的参数为：周期tp＝150μs，最大峰值电流密度jm＝2.7kA/mm2，单个脉冲的持续时间1000μs时可以得到很好的焊接效果和保持材料原有的非晶结构。图7是本实施例试样焊接后接合部份的形貌，从图可看出试样接合很好。图8是本实施例焊接后的试样的X射线衍射图，可看出试样仍然是非晶。显微硬度的测量结果也表明试样在焊接后仍是非晶。
实施例4
所用材料Zr48Nb8Cu14Ni12Be18(At％)非晶。操作过程同实施例1。脉冲电流的参数为：周期tp＝50μs，最大峰值电流密度jm＝5kA/mm2，单个脉冲的持续时间50μs时也可以得到很好的焊接效果和保持材料原有的非晶结构。
实施例5
所用材料Zr57Ti5Al10Cu20Ni8(At％)非晶。操作过程同实施例1。脉冲电流的参数为：周期tp＝500μs，最大峰值电流密度jm＝1kA/mm2，单个脉冲的持续时间5000μs时也可以得到很好的焊接效果和保持材料原有的非晶结构。
以上实施例说明本发明是焊接Zr基非晶块体材料的一种非常好的技术。这种技术也可以用来焊接其它非晶材料。