專利名稱：一種細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法。
晶粒細(xì)化可使材料的強(qiáng)度和韌性同時提高。但是隨著晶粒尺寸的減小，晶粒的不穩(wěn)定性增強(qiáng)，長大的趨勢增大。對于晶粒尺寸較小的材料，焊接是一個難題，因?yàn)橐话愫附臃椒o法避免焊區(qū)和熱影響區(qū)的晶粒長大問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法，其可以在不使用任何焊料和不添加任何合金元素的前提下就能避免晶粒長大。
本發(fā)明提供了一種細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法，其特征在于電流為脈沖電流，放電周期50～500μs，最大峰值電流密度1～20×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間50～5000μs。而一般電阻焊的焊接時間在8000μs(半個周波，60Hz)以上。對于晶粒平均尺寸為1～10μm的超細(xì)晶粒微合金鋼，脈沖電流的較佳參數(shù)為放電周期50～200μs，電流密度3～5×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間500～1500μs。對于晶粒平均尺寸為1～10μm的高溫合金，脈沖電流的較佳參數(shù)為放電周期100～300μs，電流密度5～7×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間600～2000μs。
附

圖1為焊接過程的裝置示意圖附圖2為實(shí)施例1的脈沖電流的波形圖附圖3為材料的組織形貌下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
實(shí)施例1所用材料是軋制結(jié)束后晶粒平均尺寸為6μm的X60超細(xì)晶粒微合金鋼。其化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))C0.11％,S0.005％,P0.016％,Si0.21％,Mn1.34％,Nb0.039％,V0.039％,Ti0.016％,Al0.031％。把材料切成6mm×5mm×4mm的矩形試樣，截面為5mm×4mm的面作為兩個試樣對接的接合面，該面用砂紙磨平。圖1為焊接過程的裝置示意圖。脈沖電流由電容器放電產(chǎn)生。脈沖電流的波形和基本參數(shù)由TDS3012型示波器測定。
圖2為實(shí)施例1的脈沖電流的波形圖，其中脈沖電流的放電周期tp=106μs，最大峰值電流Im=80kA(最大峰值電流密度jm=4.0×105A/cm2)，單個脈沖的持續(xù)時間800μs。圖3中(a)是材料焊接前的組織形貌，(b)是焊接后接合區(qū)的顯微組織，從圖中可看出很多晶粒跨過兩焊接試樣的交截面，是冶金結(jié)合焊，并且接合區(qū)的晶粒尺寸遠(yuǎn)小于其它區(qū)域的晶粒尺寸。接合區(qū)的平均晶粒尺寸為0.1μm量級，其它區(qū)域的平均晶粒尺寸為1μm量級，(c)是焊接后離接合區(qū)較遠(yuǎn)處的組織形貌。比較(a),(b),(c)(具有相同的放大倍數(shù))可看出接合區(qū)外其它區(qū)域的晶粒在焊接過程中沒有長大。
實(shí)施例2所用材料和實(shí)施例1所用材料有相同的化學(xué)成分，不同的是軋制結(jié)束后晶粒的平均尺寸為3μm。脈沖電流的參數(shù)為放電周期tp=100μs，最大峰值電流密度jm=3.6×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間850μs，能得到和實(shí)施例1同樣的結(jié)果。
實(shí)施例3所用材料是晶粒平均尺寸為1～10μm的X80超細(xì)晶粒微合金鋼。脈沖電流的參數(shù)為放電周期tp=50～200μs，最大峰值電流密度jm=3.5～5×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間500～1500μs，能得到和實(shí)施例1同樣的結(jié)果。
實(shí)施例4所用材料是成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Cr30％,C0.05％,Al0.3％,Ti0.5％,Y2O30.6％,Fe1.0％；晶粒平均尺寸為2μm的一種鎳基高溫合金。脈沖電流的參數(shù)為放電周期tp=200μs，最大峰值電流密度jm=5.6×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間1200μs，能得到和實(shí)施例1同樣的結(jié)果。
實(shí)施例5所用材料是晶粒平均尺寸為1～10μm的鐵基高溫合金。脈沖電流的參數(shù)為放電周期tp=100～300μs，最大峰值電流密度jm=5～7×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間600～2000μs，也能得到同樣的結(jié)果。
實(shí)施例6所用材料是晶粒平均尺寸為1～10μm的鈷基高溫合金。采用實(shí)施例5所指范圍的電流參數(shù)，也能得到同樣的結(jié)果。
以上實(shí)施例說明這種方法在其它金屬材料上同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法，其特征在于電流為脈沖電流，放電周期50～500μs，最大峰值電流密度1～20×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間50～5000μs。
2.按照權(quán)利要求1所述細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法，其特征在于被焊接材料為晶粒平均尺寸1～10μm的超細(xì)晶粒微合金鋼，脈沖電流的放電周期為50～200μs，電流密度為3～5×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間500～1500μs。
3.按照權(quán)利要求1所述細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法，其特征在于被焊接材料為晶粒平均尺寸1～10μm的高溫合金，脈沖電流的放電周期為100～300μs，電流密度為5～7×105A/cm2，單個脈沖的持續(xù)時間600～2000μs。
全文摘要
一種細(xì)晶粒金屬材料的電阻焊接方法,其特征在于:電流為脈沖電流,放電周期50～500μs,最大峰值電流密度1～20×10
文檔編號B23K11/16GK1318450SQ0011033
公開日2001年10月24日 申請日期2000年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月19日
發(fā)明者周亦胄, 郭敬東, 何冠虎, 王寶全, 周本濂 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所