锆基非晶合金脉冲激光点焊工艺及性能

发布时间：2020-10-21 04:28

　　 锆基非晶合金材料因具有强度高、耐磨性好、具有金属光泽、具有良好的耐腐蚀性能,而被认为是用于手机外壳的良好原料。目前激光焊接在电子产品生产线上应用广泛,可控性好,适宜用做细小零件的连接。如何控制非晶合金在激光焊接过程中的晶化,得到符合要求的高质量焊点成为关键问题,本文研究了锆基非晶合金脉冲激光点焊工艺及参数优化,主要研究内容如下:本文采用脉冲激光对厚度为1.5mm的锆基非晶合金进行焊接试验。总结了不同焊接电流下的晶化现象,分析了晶化产生原因和避免晶化的措施;研究锆基非晶合金脉冲激光点焊过程中工艺参数对焊点的影响规律,进行了参数优化,对比了锆基非晶合金在真空条件下和大气压条件下焊点外观、熔深及晶化情况。首先,探索了锆基非晶合金的晶化行为。焊接电流不同,熔池内部均为无定形态,热影响区出现部分晶化现象,焊接电流越大,热影响区晶粒尺寸越大。焊接电流为108A时,热影响区出现大小约为5nm的Zr_2Cu晶粒,焊点的力学性能和耐腐蚀性能与母材相比有所提高;电流增大至120A时,Zr_2Cu晶粒尺寸约为4μm,晶粒内部出现大量缺陷,焊点的力学性能和耐腐蚀性能均降低。然后,利用Taguchi法分析了锆基非晶合金脉冲激光点焊过程中焊接电流、脉宽、离焦量对焊点尺寸及性能的影响;建立了焊接参数与焊点质量间的数学模型;优化了焊接参数。对Taguchi法试验结果进行信噪比分析和方差分析得出焊接电流对焊接质量的影响最大,脉宽次之,离焦量对焊点质量的影响最小。得到的最佳参数范围为:焊接电流100A,脉宽为5.0ms,离焦量为-1.41~-1.47mm。焊接电流和脉宽增大时,焊点尺寸和熔深逐渐增大;离焦量越大,焊点尺寸先减小后增大,焊点熔深先增大后减小。单个焊点的最大载荷与焊接电流和脉宽的乘积有关,随乘积增大,最大载荷先增大后减小。最后,对比分析在真空条件下和大气压条件下的焊接结果得出,真空条件对气孔存在一定的抑制作用,相同焊接参数下,真空条件下焊接得到的焊点晶化更严重,晶化位置不变。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG456.7
【部分图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文上述问题，本文选择锆基非晶合金作为试验原材料，研究其脉化机理，对锆基非晶合金焊点的工艺参数进行了分析与优化，寸，使试验结果可用于电子行业中导线等微小部分的焊接，又的良好性能，对锆基非晶合金在电子行业的应用有重要意义。非晶合金的结构与形成机理合金又称为金属玻璃，是 20 世纪材料科学领域重大发现之一，超速冷却至固态，原子来不及有序排列，在三维空间呈现短程扑结构，与晶态合金不同，非晶合金中没有晶粒、晶界存在。合金制备方法分为淬冷法、熔融旋甩法、抑制形核法等，得到列保留了液态状态下的无序状态。如图 1-1 所示：

图 1-2 非晶合金与其他材料性能比较[4]gure 1-2 Comparison of the properties of amorphous alloys and other materials性能方面，Ti 基非晶合金和 Zr 基非晶合金的抗拉强度分别高达 1pa，显微硬度超过 6Gpa，可以与功能陶瓷相媲美[5]。1992 年，通g80Cu10Y10 非晶合金在常温时的抗拉强度便已经大于 600Mpa，合金最高抗拉强度的近三倍[6]。目前，Mg 基非晶合金强度已Cu 基非晶合金强度超过 2000Mpa[8]，Co-Fe-Ta-B 非晶合金的强度a[9]。Ni 的添加可以改善 Zr60Cu25Al15非晶合金的机械性能，加入金 Zr60Cu25-xAl15Nix（x = 0-25）具有 1671-1791Mpa 的高屈服杨氏模量，在环境温度下的塑性应变为 0.9-5.5％。Zr60Cu5Al15N大的塑性形变，为 5.5％，泊松比最低为 0.310[10]。非晶合金强度度大、熔点低、弹性模量低，可将其应用于军事领域中。一方面中，非晶合金因具有高弹性伸长率可延长射弹与装甲的作用时间

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文1.3 激光点焊特点及激光点焊原理激光焊接可以得到 1010~1012W/ cm2的能量密度，使被加工工件瞬时升温至几千摄氏度，在焊后冷却过程中可以获得高达 1012K/ s 的冷却速率，因而常作为一种高效率、无污染的加工方法应用于工业生产中。激光焊接具有很高的工作效率，计算机行业的快速发展推动了激光焊接产业的高度自动化，这些使得激光焊接成为现代工业生产中常用的连接方式。应用范围涵盖医疗技术中无孔接缝、电子或珠宝行业中的精密点焊，以及在汽车制造中存放工具和模具的焊接和完整车身的焊接。
【参考文献】

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本文编号：2849640