[發(fā)明專利]離子注入表面改性火焰釬焊鋁基復(fù)合材料的焊接方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910073447.0
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN101758309A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂世雄;黃永憲;楊濤;曲杰;敬小軍;程晉笠
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K1/08
• 分類號: B23K1/08
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 崔東輝

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接方法，具體說就是一種離子注入表面改性火焰釬焊鋁基復(fù)合材料的焊接方法。

(二)背景技術(shù)

金屬基復(fù)合材料是由兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料組合而成的材料，它主要包括兩種相——基體相和增強相，按增強體的不同，鋁基復(fù)合材料可分為纖維增強型和非連續(xù)增強型兩種，SiCw/Al等鋁基復(fù)合材料屬于非連續(xù)增強型，其不僅保持了纖維增強型的大部分優(yōu)良特性，而且成本低廉，制備簡單，可二次加工，且具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能。材料各向同性可適應(yīng)于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，并具有良好的熱加工性、耐高溫性、耐磨性及尺寸穩(wěn)定性。

隨著航天技術(shù)、航空工業(yè)和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，鋁基復(fù)合材料由于具有上述優(yōu)點而受到人們的極大重視，目前已在航天、航空、汽車、電子、體育器材及醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域具有越來越廣泛的應(yīng)用，并愈來愈顯示出強大的生命力。近年來隨著對鋁基復(fù)合材料基礎(chǔ)及應(yīng)用研究的深入，其焊接工藝及技術(shù)在國內(nèi)外已開始引起重視。

目前，焊接技術(shù)及工藝是鋁基復(fù)合材料實用化必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，由于鋁基復(fù)合材料的基體與增強相之間物理、化學(xué)性能相差很大，因此焊接性較差，難以獲得理想的接頭性能。

釬焊被認為是最適合鋁基復(fù)合材料焊接的方法之一。對于常規(guī)的釬焊工藝存在以下幾點問題：首先，鋁基復(fù)合材料鋁表面的氧化膜嚴重影響焊接質(zhì)量。由于Al2O3熔點很高，在焊接過程中難以熔化，嚴重影響釬料在母材上的潤濕和鋪展，成為鋁基復(fù)合材料釬焊的主要障礙。其次，鋁基復(fù)合材料熔點與釬料熔點通常很接近，由于鋁基復(fù)合材料的固相線溫度往往接近甚至低于釬料液相線溫度，因此要求釬焊過程中溫度控制相當(dāng)準確，溫度過低不利于釬料的流動和鋪展，溫度過高又易于引起母材過燒熔蝕。再次，固態(tài)增強相嚴重阻礙釬料在母材上的的潤濕和鋪展，鋁合金基體和增強相熔點相差很大，在釬焊溫度下基體部分熔化，而增強體不熔化，導(dǎo)致釬料粘滯，流動性變差，嚴重影響釬焊過程的實現(xiàn)?？梢姡槍︿X基復(fù)合材料的釬焊常規(guī)方法存在較大的問題，因此，發(fā)明一種能夠提高潤濕，提高接頭質(zhì)量的新方法是非常必要的。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用簡單易行的處理方法及焊接工藝來解決鋁基復(fù)合材料難以釬焊問題的離子注入表面改性火焰釬焊鋁基復(fù)合材料的焊接方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：所述的離子注入表面改性火焰釬焊鋁基復(fù)合材料的焊接方法，步驟如下：

步驟一：將鋁基復(fù)合材料在離子注入設(shè)備中進行表面改性，獲得具有潤濕效果的離子注入改性層，

步驟二：將進行表面改性后的鋁基復(fù)合材料裝卡在卡具上，并在釬焊接頭處涂抹釬劑，

步驟三：利用火焰加熱，使釬劑完全潤濕鋪展，加均勻的壓力，鋁基復(fù)合材料的溫度達到390℃左右，達到釬料的熔化溫度，將釬料熔化并滲入釬焊接頭中，使其在釬劑的輔助下完全潤濕鋪展，

步驟四：當(dāng)釬料滲入釬焊接頭并潤濕鋪展后，將多余的釬料清理干凈，保溫一段時間，自然冷卻，以此來獲得具有良好性能的釬焊接頭。

本發(fā)明采用離子注入表面改性的方法使鋁基復(fù)合材料表面形成一層可使其表面釬料潤濕的表層，通過這層表層避免了鋁基復(fù)合材料基體，母材與增強相在釬焊過程中相互作用，使釬料不與鋁基復(fù)合材料接觸，釬料與改性層作用形成一層良好的反應(yīng)結(jié)合層；施加焊接壓力，有利于減少釬縫中微裂紋，降低應(yīng)力集中，改善釬料不能在鋁基復(fù)合材料基體上良好潤濕和鋪展的問題，這種焊接工藝能夠有效的解決鋁基復(fù)合材料釬焊的應(yīng)用問題，在航空航天領(lǐng)域具有實用意義。

(四)附圖說明

圖1為本發(fā)明的離子注入表面改性示意圖；

圖中：1：等離子體源；2：真空室；3：真空泵；4：脈沖負高壓；5：鋁基復(fù)合材料；

圖2為本發(fā)明的鋁基復(fù)合材料離子注入表面改性火焰釬焊的工藝示意圖；

圖中：6：上釬焊接頭；7：下釬焊接頭；8：涂敷釬劑；9：濕潤層；10：火焰；11：釬料。

(五)具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明一種離子注入表面改性火焰釬焊鋁基復(fù)合材料的焊接方法，步驟如下：

步驟一：將鋁基復(fù)合材料在離子注入設(shè)備中進行表面改性，獲得具有潤濕效果的離子注入改性層，

步驟二：將進行表面改性后的鋁基復(fù)合材料裝卡在卡具上，并在釬焊接頭處涂抹釬劑，

步驟三：利用火焰加熱，使釬劑完全潤濕鋪展，加均勻的壓力，鋁基復(fù)合材料的溫度達到390℃左右，達到釬料的熔化溫度，將釬料熔化并滲入釬焊接頭中，使其在釬劑的輔助下完全潤濕鋪展，