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激光焊接机 |
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日本开发出非晶质结构金属玻璃箔激光接合法 |
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| http://cn.newmaker.com
5/29/2009 3:38:00 PM
日经BP社
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 日本大阪大学接合科学研究所与东北大学金属材料研究所共同利用光纤激光器（Fiber Laser），成功实现了构成原子不规则排列的非晶质（Amorphous）构造金属玻璃箔的焊接。普通焊接法无法保持金属玻璃的非晶质结构，而此次开发的利用光纤激光器的焊接法，特点是可保持金属玻璃的非晶质结构。其成功的关键在于精心设置焊接条件，即用激光器对局部瞬间照射加热，熔融后的接合部因热量被周围吸收而迅速冷却，从而恢复为非晶质结构。
此次系对具有高强度及高耐腐蚀性特征的60Ni·15Nb·15Ti·10Zr（镍·铌·钛·锆，数字为原子百分比）镍类金属玻璃箔（厚30μm）和不锈钢SUS316箔进行了重叠密封焊接。光纤激光器以25～35W的输出功率“将激光束的直径缩至仅50μm，实现了局部加热，找到了改进样品固定用夹具等的焊接条件”（接合科学研究所中田一博教授）。并且，还成功实现了镍金属玻璃箔之间的接合。
镍类金属玻璃箔是正在开发的新材料，目标是用于高分子固体电解质型燃料电池（PEFC）的分离器。镍类金属玻璃箔本身很薄，用SUS316箔裱褙后为了确保其机械性质需要进行焊接。而实际用于分离器时，需要进行兼具气密性和导电性的接合等，目前正在为满足这些条件而进行开发。
接合科学研究所对55Zr·10Al·5Ni·30Cu（锆·铝·镍·铜，数字为原子百分比）锆类金属玻璃箔与透明PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜两种不同材料之间的重叠接合（图）也取得了成功。光纤激光透过透明的PET膜照射金属玻璃箔，由局部加热熔融实现了焊接。
除了基于光纤激光器的接合法之外，接合科学研究所还采用电磁力冲击压接法、摩擦搅拌接合法及超声波接合法，成功实现了不同材料的接合。具有出色物理性质及机械性质的金属玻璃如果不能与其他材料制成的部件接合，因无法形成所需要的结构，就不能成为实用材料。因此，当务之急是开发出各种接合法。
该研究成果是东北大学金属材料研究所、东京工业大学应用陶瓷研究所及大阪大学接合科学研究所三个材料类研究所实施的日本全国共同利用研究所合作项目“金属玻璃与无机材料接合开发共同研究项目”的研究开发成果之一。该合作项目从2005年度开始实施，为期5年，计划2010年度结束。（记者：丸山正明）
图：锆类金属玻璃箔和PET（聚对苯二甲酸乙二酯）膜的重叠接合（图片由大阪大学接合科学研究所提供）。
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