专利名称：焊接方法的设计方法、焊接方法以及焊接接合体的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法的设计方法，焊接方法以及焊接接合体等，更详细而言涉及通过选择满足一定条件的金属玻璃以及晶态金属得到具有足够强度的接合体的焊接方法的设计方法以及焊接方法以及焊接接合体等，另外还涉及通过焊接将金属玻璃和晶态金属进行接合，得到具有足够强度的接合体的焊接接合体等。
背景技术：
由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃具有强度、硬度、耐磨损性、耐腐蚀性等方面优良的特性，期待在多个领域中利用。但是，虽然金属玻璃具有这样优良的特性，但也存在难加工性、难焊接性的缺点。 为了扩大其应用领域，虽然金属玻璃间的焊接接合技术也很重要，但为了制作实际的机器部件等，金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属(实用金属材料)的接合技术也是必要的。作为该目的的接合手段，适用爆炸法，摩擦压接法或焊接法的例子已有报道。然而，适用熔融接合部的焊接法作为接合手段时，由于在对接面上形成的熔融部中金属玻璃和晶态金属相互熔合，玻璃形成能力降低，因此形成脆弱的金属间化合物，大部分时候不能得到具有足够焊接强度的接合体。由此，非专利文献1报道了适用以下焊接法的例子，在使用可形成尖锐溶入形状， 适于局部急速加热和急速冷却的电子束或激光束的高能束作为焊接用加热源的焊接中，由于在使焊接部的两接合部件的相互熔合减少的同时，可达成急速加热和急速冷却，所以对金属玻璃和晶态金属的对接面扫描高能束的焊接法。先行技术文献非专利文献非专利文献1 =Materials Transactions, Vol. 42. No. 12 (2001)，p. 2649-2651根据具体的金属玻璃和晶态金属的组合不同，使用上述焊接法，即使花费再多的工夫，有时也不能得到具有足够强度的接合体。换句话说，通过选择满足一定条件的金属玻璃以及晶态金属，可得到具有足够强度的接合体。
发明内容
本发明考虑上述情况而为，本发明的一个形态以提供通过选择满足一定条件的金属玻璃以及晶态金属得到具有足够强度的接合体的焊接方法的设计方法以及焊接方法以及焊接接合体为课题。另外，本发明的其他的形态为提供一种通过焊接将金属玻璃和晶态金属进行接合，得到具有足够强度的接合体的焊接接合体。本发明的一个形态涉及的一种焊接方法的设计方法，所述方法为设计焊接由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属的焊接方法的设计方法，所述焊接方法为对所述金属玻璃和所述晶态金属进行接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，使所述金属玻璃和所述晶态金属接合的方法，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述设计方法通过选择满足以下条件的金属玻璃以及晶态金属，设计焊接方法， 具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力， 且使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为100K以上。另外，在本发明的一个形态涉及的焊接方法的设计方法中，通过选择满足使所述设计方法中的所述润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为450K以上，更优选为800K以上的金属玻璃以及晶态金属，设计焊接方法。本发明的一个形态涉及的一种焊接方法的设计方法，所述方法为设计焊接由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属的焊接方法的设计方法，所述焊接方法为对所述金属玻璃和所述晶态金属进行接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，使所述金属玻璃和所述晶态金属接合的方法，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述设计方法通过选择满足以下条件的金属玻璃以及晶态金属，设计焊接方法， 具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力， 且使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为所述金属玻璃熔点的9. 7%以上。另外，在本发明的一个形态涉及的焊接方法的设计方法中，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有与所述界面相接且位于所述界面的所述金属玻璃侧的乳头状突起。由此，能够得到足够的接合强度。另外，在本发明的一个形态涉及的焊接方法的设计方法中，所述焊接方法为使焊接时加热所述界面时的最高到达温度为所述晶态金属熔点的95%以下的方法。由此，可抑制所述乳头状突起从所述界面游离。本发明的一个形态涉及的焊接方法，所述焊接方法为对由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属进行接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，使所述金属玻璃和所述晶态金属接合的焊接方法，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为500K以上。在本发明的一个形态涉及的焊接方法中，所述焊接方法为对由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属进行接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，使所述金属玻璃和所述晶态金属接合的焊接方法，
所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为所述金属玻璃熔点的48%以上。另外，在本发明的一个形态涉及的焊接方法中，所述焊接方法是在焊接时加热所述界面时的最高到达温度为所述晶态金属熔点的95%以下的方法。另外，在本发明的一个形态涉及的焊接方法中，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有与所述界面相接且位于所述界面的所述金属玻璃侧的乳头状突起。另外，在本发明的一个形态涉及的焊接方法中，对所述界面或该界面附近的所述金属玻璃施加的能量优选为由激光，电子束或脉冲通电产生的能量。本发明的一个形态涉及的一种焊接接合体，所述焊接接合体为通过焊接将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属接合的焊接接合体，通过所述焊接在所述金属玻璃和所述晶态金属接合的界面上形成熔融层，所述熔融层具有与所述界面相接且位于所述界面的所述金属玻璃侧的乳头状突起，所述熔融层具有玻璃形成能力。另外，在本发明的一个形态涉及的一种焊接接合体中，优选所述乳头状突起高度 Slym以下且纵横比为1以上2以下。另外，在本发明的一个形态涉及的一种焊接接合体中，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为100K以上。另外，在本发明的一个形态涉及的一种焊接接合体中，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为所述金属玻璃熔点的9. 7%以上。本发明的一个形态涉及的一种焊接接合体，所述焊接接合体为通过焊接将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属接合的焊接接合体，通过所述焊接在所述金属玻璃和所述晶态金属的接合面上形成的熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为500K以上。
本发明的一个形态涉及的一种焊接接合体，所述焊接接合体为通过焊接将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属接合的焊接接合体，通过所述焊接在所述金属玻璃和所述晶态金属的接合面上形成的熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属熔点的温度范围为所述金属玻璃熔点的48%以上。发明效果本发明的一个形态提供一种通过选择满足一定条件的金属玻璃以及晶态金属得到具有足够强度的接合体的焊接方法的设计方法以及焊接方法以及焊接接合体。另外，本发明的其他形态提供一种通过焊接使金属玻璃和晶态金属接合，得到具有足够强度的接合体的焊接接合体。
图1为表示通过向金属玻璃和晶态金属的接合界面进行高能束照射而形成的熔融层的形成状态的截面图。图2为表示金属玻璃的结晶化的TTT曲线的图。图3为说明润湿性试验方法的示意图。图4为用于说明通过图3所示的润湿性试验计算润湿率的方法的示意的截面图。图5为表示电子束的照射时间(Irradiation time)和润湿率(Spread factor (% ))的关系图。图6(A) (F)为观察晶态金属和金属玻璃的接合界面的截面照片。图7为表示电子束的照射时间(Irradiation time)和润湿率(Spread factor (% ))的关系的图。图8为表示电子束的照射时间(Irradiation time)和润湿率(Spread factor (% ))的关系的图。图9(A)为表示Ti的晶态金属和金属玻璃的接合界面的TEM观察结果的照片，图 9(B) (E)表示(A)所示的四角形所包围的区域的映射。图10(A)为表示Ti的晶态金属和金属玻璃的接合界面的TEM观察结果的照片，图 10(B)为表示接合界面的线分析结果的图。图11为表示Ti的晶态金属和金属玻璃的接合界面的TEM观察结果的照片。图12为表示在实施例1中使用的脉冲通电接合装置的示意图。图13为将图12所示的接合的部位10放大表示的图。图 14 为表示充电电压(Charged voltage, Vc/V)和弯曲应力(Bending stress, oMPa)的关系的图。图15㈧ (C)为进行三点弯曲试验后的样品照片。图16为表示金属玻璃和晶态金属的焊接形态的示意图。
具体实施例方式以下用附图对本发明的实施方式进行详细的说明。但是，本发明并不受以下说明的限定，本领域技术人员容易理解在不脱离本发明的宗旨和范围的情况下可对本发明的形态和详细内容进行各种变化。因此，本发明不受以下所示的实施方式的记载内容限定而进行解释。本发明的实施方式为设计焊接由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属的焊接方法的设计方法。如图1所示，所述焊接方法为通过对使金属玻璃1和晶态金属2接触的界面3或该界面附近的金属玻璃1进行高能束的照射或脉冲通电，施加高能量，加热金属玻璃1形成熔融的熔融层(焊道)4，将金属玻璃1和晶态金属2进行接合的方法。所述高能束为电子束或激光束。另外，金属玻璃1和晶态金属2接合后的熔融层4为在具有玻璃形成能力的组成比范围内的金属玻璃。随后，通过图2所示的结晶化TTT曲线对上述玻璃形成能力进行详细说明。 图2的纵轴表示温度T (K)，横轴以log表示时间t (s)。图2所示的A区域为玻璃相(还包括过冷却液相)，B区域为结晶相，tn为结晶化开始曲线C的鼻尖时间。在图2所示的TTT曲线中，从熔点Tm温度以上的熔融状态沿冷却曲线R急速冷却时，此时的冷却曲线R比结晶化开始曲线C的鼻尖时间tn更大时(冷却曲线R与结晶化开始曲线C交差的情况)，熔融层4形成作为结晶体的金属间化合物。与此相对，通过对向金属玻璃1和晶态金属2的界面3或该界面附近的金属玻璃1 施加高能量时的条件进行各种变化，例如，从界面3向金属玻璃1侧偏移高能束的照射，熔融层4的成分组成进入具有玻璃形成能力的组成比范围内，如箭头所示结晶化开始曲线C’ 的鼻尖时间tn’也向更大的方向偏移，从而冷却曲线R与结晶化开始曲线C’不交差，焊接层4中不形成晶态金属。为了使熔融层4的成分组成稳定地进入具有玻璃形成能力的组成比的范围内，结晶化开始曲线的鼻尖时间tn优选为2. 0秒以上。此处，在金属玻璃的结晶化TTT曲线中，有从液体冷却时的物质，和再加热金属玻璃固体时的物质，后者在比前者约短1位的时间侧。即，在焊接时，热影响部位(未加热至熔点的部分)比熔融层4更易结晶化。为在焊接时热影响部位不发生结晶化，金属玻璃1 的再加热其玻璃固体时的TTT曲线的鼻尖时间tn有必要为0. 2秒以上，这相当于具有从液体冷却时的TTT曲线的鼻尖时间tn为2. 8秒以上的玻璃形成能力的金属玻璃。如上所述，若熔融层的结晶化鼻尖时间tn为2. 0秒以上，虽然熔融层进行再非晶态化，但还要考虑金属玻璃侧的热影响部位结晶化的情况。为了不使金属玻璃侧的热影响部位进行结晶化，金属玻璃有必要具有从液体冷却时的TTT曲线的鼻尖时间tn为2. 8秒以上的玻璃形成能力。所述设计方法为通过选择满足下述(1)以及( 条件的金属玻璃1以及晶态金属 2设计焊接方法的方法。(1)具有再加热金属玻璃1的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力。(2)使未熔融的晶态金属2和熔融的金属玻璃1的润湿率(Spread Factor)为 25%以上的金属玻璃1的温度和晶态金属2的熔点的温度范围为100K以上，优选为450K 以上，更优选为800K以上。另外，所述设计方法也可为通过选择满足下述(1)以及C3)条件的金属玻璃1以及晶态金属2设计焊接方法的方法。(1)具有再加热金属玻璃1的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力。(3)使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度和所述晶态金属的熔点的温度范围为所述金属玻璃的熔点的9. 7%以上，优选为43. 5%以上，更优选为77. 5%以上。随后，对上述的润湿率进行详细地说明。图3为用于说明润湿性试验方法的示意图。图4为用于说明根据图3所示的润湿性试验计算润湿率的方法的示意性截面图。如图3所示，在板状的晶态金属2的上方放置长方体形状的金属玻璃1，对该金属玻璃1照射电子束5。通过这样熔融金属玻璃1。作为金属玻璃1，可使用例如^41Be23Ti14Cu12NiltlBMG,该金属玻璃的熔点Tm为 1030K。另外，作为晶态金属2，可使用例如Al (熔点933K), Cu(熔点1356K)，Ni (熔点 1726K)，Fe (熔点 1808K)，Ti (熔点 1953K)，Zr (熔点 2128K)，Nb (熔点 2793K)，Ta (熔点 3290K)。此时的试验条件如下所示。加速电压60V束电流5mA金属玻璃尺寸2mm X 4mm X 4mm照射时间(Irradiationtime) :1 30 秒假设图4所示的金属玻璃1的高度为H，熔融的金属玻璃的高度为D的情况下，以如下所示的方法计算润湿率(％ )。润湿率(%) = (H-D)/HXlOOH=L 24XV173V = M/d另外，M为金属玻璃的质量，d为金属玻璃的密度。通过微区XRD，SEM-EDX进行了根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的晶态金属和金属玻璃的接合界面的组织观察，其结果在后叙述。图5为根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的结果，为表示电子束的照射时间(Irradiation time)和润湿率(Spread factor(% ))的关系的图。图5中所示的附图标记6为晶态金属为Cu时的照射时间和润湿率的关系，附图标记7为晶态金属为Al时的照射时间和润湿率的关系。相对于晶态金属Cu和Al未得到与金属玻璃的良好接合，晶态金属Ti，Zr，Nb，Ta， Ni, Fe得到了与金属玻璃的良好接合。
图6㈧为对放置在Ti的晶态金属上的金属玻璃(BMG)照射10秒电子束后的晶态金属和金属玻璃的接合界面进行观察的截面照片，相当于图5的附图标记21所示的样品。图6 (B)为对放置在Ti的晶态金属上的金属玻璃(BMG)照射1秒电子束后的晶态金属和金属玻璃的接合界面进行观察的截面照片，相当于图5的附图标记22所示的样品。图6(C)为对放置在Nb的晶态金属上的金属玻璃(BMG)照射20秒电子束后的晶态金属与金属玻璃的接合界面进行观察的截面照片，相当于图5的附图标记23所示的样品。图6⑶为对放置在Nb的晶态金属上的金属玻璃(BMG)照射5秒电子束后的晶态金属和金属玻璃的接合界面进行观察的截面照片，相当于图5的附图标记M所示的样品。图6(E)为对放置在！^的晶态金属上的金属玻璃(BMG)照射20秒电子束后的晶态金属和金属玻璃的接合界面进行观察的截面照片，相当于图5的附图标记25所示的样品。图6 (F)为对放置在！^的晶态金属上的金属玻璃(BMG)照射5秒电子束后的晶态金属和金属玻璃的接合界面进行观察的截面照片，相当于图5的附图标记沈所示的样品。图7为根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的结果，为表示电子束的照射时间(Irradiation time)和润湿率(Spread factor(% ))的关系的图。在图7中，填充了划线的圆圈等的点表示金属玻璃为非晶态状态，未填充划线的圆圈等的点表示金属玻璃为结晶状态。图8为根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的结果，为表示电子束的照射时间(Irradiation time)和润湿率(Spread factor(% ))的关系的图。图8为通过设定润湿率可用相对于温度的一次式进行表示，以及设定金属玻璃熔点(1030K)下为润湿率0%而作成的图。根据图8可知，通过在使未熔融的晶态金属和熔融的金属玻璃的润湿率为25%以上的金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围中形成金属玻璃的熔融层，可得到金属玻璃不发生结晶化而具有足够强度的接合体。具体而言，该温度范围在狗的情况下为 107K左右，在Ni的情况下为118K左右，在Ti的情况下为461左右，在^ 的情况下为481 左右，在Nb的情况下为804K左右，在Ta的情况下为1181左右，在W的情况下为153 (左右。该温度范围越广，焊接条件的边界越广，可以认为更容易实施可得到具有足够强度的接合体的焊接。相反，该温度范围越窄，焊接条件的边界越窄，可认为不容易实施可得到具有足够强度的接合体的焊接。因此，优选该温度范围为100K以上，更优选为450K以上，进一步优选为800K以上。另外，通过使未熔融的晶态金属和熔融的金属玻璃的润湿率为25%以上的金属玻璃的温度和所述晶态金属的熔点的温度范围为所述金属玻璃熔点的9. 7%以上，优选为 43. 5%以上，更优选为77. 5%以上，可得到金属玻璃不发生结晶化地具有足够强度的接合体。具体而言，在狗的情况下为所述金属玻璃熔点的10. 4%左右，在Ni的情况下为所述金属玻璃熔点的11. 5%左右，在Ti的情况下为所述金属玻璃熔点的44. 9%左右，在&的情况下为所述金属玻璃熔点的46. 9%左右，在Nb的情况下为所述金属玻璃熔点的78. 左右，在Ta的情况下为所述金属玻璃熔点的114. 9%左右，在W的情况下为所述金属玻璃熔点的148. 7%左右。该范围越广，焊接条件的边界越广，可以认为更容易实施可得到具有足够强度的接合体的焊接。相反，该范围越窄，焊接条件的边界越窄，可以认为不容易实施可得到具有足够强度的接合体的焊接。因此，优选该范围为9. 7%以上，更优选为43. 5%以上，进一步优选为77. 5%以上。图9㈧为表示根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的Ti的晶态金属和金属玻璃BMG的接合界面的TEM观察结果的照片，图9(B) (E)表示图9(A)所示的四角形所包围区域的Zr，Ti，Cu，Ni的映射。图9 图11为接合界面的样品。接合条件为变压器匝数比40，接合压力170MPa， 金属玻璃的伸出长度0. 5mm, Ti的伸出长度3. 0mm，充电电压320V。图10㈧为表示根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的Ti的晶态金属和金属玻璃BMG的接合界面的TEM观察结果的照片，图10(B)为表示Ti的晶态金属和金属玻璃 BMG的接合界面的线分析结果的图。图11为表示根据图3以及图4所示的润湿性试验得到的Ti的晶态金属和金属玻璃BMG的接合界面的TEM观察结果的照片。在表1中示出了图11所示的⑴ (9)的点的点分析结果。[表1]
权利要求
1.一种焊接方法的设计方法，是对将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属焊接的焊接方法进行设计的设计方法，其特征在于，所述焊接方法是对使所述金属玻璃和所述晶态金属接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，而使所述金属玻璃和所述晶态金属接合的方法，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述设计方法通过选择满足以下条件的金属玻璃以及晶态金属来设计焊接方法，即， 具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0.2秒以上的玻璃形成能力，且使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为100K以上。
2.根据权利要求1所述的焊接方法的设计方法，其特征在于，通过选择满足以下条件的金属玻璃以及晶态金属来设计焊接方法，即，使所述设计方法中的所述润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为450K以上。
3.根据权利要求1所述的焊接方法的设计方法，其特征在于，通过选择满足以下条件的金属玻璃以及晶态金属来设计焊接方法，即，使所述设计方法中的所述润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为800K以上。
4.一种焊接方法的设计方法，是对将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属焊接的焊接方法进行设计的设计方法，其特征在于，所述焊接方法是对使所述金属玻璃和所述晶态金属接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，而使所述金属玻璃和所述晶态金属接合的方法，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述设计方法通过选择满足以下条件的金属玻璃以及晶态金属来设计焊接方法，即， 具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2秒以上的玻璃形成能力，且使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为所述金属玻璃的熔点的9. 7%以上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的焊接方法的设计方法，其特征在于，所述焊接方法是使焊接时加热所述界面之际的最高到达温度为所述晶态金属的熔点的95%以下的方法。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的焊接方法的设计方法，其特征在于，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有与所述界面相接且位于所述界面的所述金属玻璃侧的乳头状突起。
7.一种焊接方法，对使由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，而使所述金属玻璃和所述晶态金属接合，其特征在于，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2 秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为500K以上。
8.一种焊接方法，对使由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层，而使所述金属玻璃和所述晶态金属接合，其特征在于，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2 秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为所述金属玻璃的熔点的48%以上。
9.根据权利要求7或8所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法是使焊接时加热所述界面之际的最高到达温度为所述晶态金属的熔点的95%以下的方法。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有与所述界面相接且位于所述界面的所述金属玻璃侧的乳头状突起。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的焊接方法，其特征在于，对所述界面或该界面附近的所述金属玻璃施加的能量是由激光、电子束或脉冲通电产生的能量。
12.—种焊接接合体，是将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属通过焊接接合而成的，其特征在于，在接合所述金属玻璃和所述晶态金属的界面上通过所述焊接而形成有熔融层，所述熔融层具有与所述界面相接且位于所述界面的所述金属玻璃侧的乳头状突起，所述熔融层具有玻璃形成能力。
13.根据权利要求12所述的焊接接合体，其特征在于，所述乳头状突起的高度为Iym以下，并且纵横比为1以上且2以下。
14.根据权利要求12或13所述的焊接接合体，其特征在于，所述金属玻璃具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2 秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为100K以上。
15.根据权利要求12或13所述的焊接接合体，其特征在于，所述金属玻璃具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2 秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为所述金属玻璃的熔点的9. 7%以上。
16.一种焊接接合体，是将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属通过焊接接合而成的，其特征在于，在所述金属玻璃和所述晶态金属的接合面上通过所述焊接而形成的熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2 秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为500K以上。
17.一种焊接接合体，是将由纳米晶金属或非晶态金属构成的金属玻璃和具有结晶结构的晶态金属通过焊接接合而成的，其特征在于，在所述金属玻璃和所述晶态金属的接合面上通过所述焊接而形成的熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有对所述金属玻璃的固体进行再加热时的TTT曲线的鼻尖时间为0. 2 秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25%以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为所述金属玻璃的熔点的48 %以上。
全文摘要
本发明提供一种焊接方法的设计方法、焊接方法以及焊接接合体，该焊接方法通过选择满足一定条件的金属玻璃以及晶态金属得到具有足够强度的接合体。本发明的焊接方法，对使金属玻璃和晶态金属进行接触的界面或该界面附近的所述金属玻璃施加能量，加热所述金属玻璃形成熔融的熔融层进行焊接，所述金属玻璃和所述晶态金属接合后的所述熔融层具有玻璃形成能力，所述金属玻璃具有再加热所述金属玻璃的固体时的TTT曲线的鼻尖时间为0.2秒以上的玻璃形成能力，所述金属玻璃以及所述晶态金属由满足以下条件的材料构成，即，使未熔融的所述晶态金属和熔融的所述金属玻璃的润湿率为25％以上的所述金属玻璃的温度与所述晶态金属的熔点的温度范围为100K以上。
文档编号B23K20/00GK102369078SQ20108001345
公开日2012年3月7日 申请日期2010年3月18日 优先权日2009年3月25日
发明者宫岛雅史, 柳田裕二, 河村能人, 泽井直久, 金钟铉, 黑木博宪 申请人:博世株式会社, 国立大学法人熊本大学, 株式会社黑木工业所