超声波辅助Zr基非晶材料低温钎焊工艺研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

非晶态合金是一种固态金属材料，与一般晶体结构的材料不同，它的原子排列无序，类似于玻璃结构；但是又与一般玻璃不同，具有良好的导电性。由于其没有晶体结构和位错缺陷，强度远高于普通晶态金属材料，为制备新型高强度合金提供了一条新途径。

1960年，w. klement (jr.), willens 和 duwez等人通过急速冷却（冷速10⁶k/s）制得的au₇₅si₂₅是最早被报道的非晶态合金。但由于冷速的限制，只能制成薄带、箔片和丝线形状，因此非晶态合金在实际应用中也受到一定限制。1976年，h. liebermann 和 c. graham发明了甩带法制备薄片状非晶态合金的新工艺。用这种工艺制备的含fe、ni、p、b元素的非晶合金具有很低的磁损耗，在室温下磁饱和强度可达到1.56t。随着科学技术的发展，制得的非晶合金的性能也更加优异。1990年，科学家研制出了临界冷却速率≦1k/s的新型非晶态合金。由于冷速的降低，可通过金属型铸造的方法来制备非晶态合金，合金的厚度可达数厘米，又称为块状非晶合金（bmg）。近年来，非晶合金材料的应用也越来越普遍。常用的合金中玻璃化能力最好的为zr基和pd基合金。

zr基非晶合金具有很强的玻璃形成能力和较宽的过冷液相区，可在小于10³k/s临界冷却速率条件下获得。它具有高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性和优异的加工成形等性能，应用前景广阔。zr基非晶合金在过冷温度区间具有良好的超塑性流变特性，可直接做出高精度形状复杂的微小部件。在日本zr基非晶合金已用于制备高精密齿轮和轴承。而且，在其他领域也有很多应用。由于磁损耗低，常被用于制备高频变压器的磁芯和电子防盗系统中。非晶合金在人造骨骼，组织修复和航天领域中也有较大的潜在应用价值。

zr基非晶材料的大量应用不可避免地会遇到连接的问题。zr基非晶合金处于亚稳状态，容易发生结构弛豫与晶体化，一般用来连接晶体结构金属的方法不适用于连接bmg合金。目前用来连接zr基非晶合金材料的方法主要有两类。一类是扩散焊。其特点是非晶合金处于玻璃化转变温度tg与晶体化转变温度tx之间的过冷温度区，利用bmg的长程扩散实现连接，但所需周期长，且材料扩散动力与结晶动力相近，难以避免晶体化。另一类是熔化焊，包括摩擦焊，激光焊，电子束焊等。近年来，超声技术在轻金属冶金和材料连接领域受到了较多的关注。研究表明，超声波在液态介质中传播时可以在液相中产生一系列的物理、化学效应，并能有效的细化金属的凝固组织、提高组织的均匀性、促进界面的润湿性等。钎焊工艺具有生产成本低，对复杂工件的适应性强，接头强度高，在线生产能力强等众多优点。由于zr基非晶态材料在400℃以上时会发生晶化形成晶态合金从而丧失其非晶特性，因此一般的熔焊或高温钎焊工艺不适用于zr基非晶的连接。鉴于此，本课题将采用超声波辅助低温钎焊工艺来连接zr基非晶态材料，并研究钎焊工艺参数对接头组织及性能的影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：①用线切割的方法，切得20×4×0.6的zr基非晶合金;②在熔锡炉中将锡熔化，用2％的稀盐酸清洗泡沫镍，再将泡沫镍浸入熔融锡中2-3秒后取出。

材料表征：使用金相显微镜观察接头显微组织，使用剪切强度试验机测接头剪切强度。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成开题报告

第4-5周：实验材料准备及加工

第6-10周：完成实验研究，整理实验数据

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 葛永能. 块体zr基非晶合金过冷液相区中变形及扩散连接性能研究[d].湖南： 湘潭大学, 2015.

[2] 潘友亮. zr基非晶合金在过冷液相区的超塑性连接[d]. 安徽: 安徽工业大学，2013.

[3] 张玲, 詹肇麟, 李莉. zr基非晶合金力学性能的研究进展[j]. 热加工工艺, 2008, 37（16）: 103-107.