[發(fā)明專利]一種適用于異種金屬材料焊接的焊接結(jié)及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110286030.X
• 申請(qǐng)日: 2011-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN102407408A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃彥;吳偉;朱祥華;袁琪琛;俞健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K33/00
• 分類號(hào): B23K33/00;B22F7/02;B22F3/16
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬焊接材料，具體涉及一種適用于異種金屬材料焊接的焊接結(jié)及其制備方法。

背景技術(shù)

異種金屬材料焊接構(gòu)件是兩種或多種不同金屬材料，經(jīng)過焊接連接到一起，形成的具有一定使用性能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于其具有良好的綜合性能，滿足不同工作條件對(duì)材質(zhì)的不同要求，而且還能節(jié)約貴重金屬，降低結(jié)構(gòu)整體成本，充分發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢(shì)，在航空航天、核工業(yè)、鋼鐵冶煉、汽車、石油化工等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。

異種金屬材料焊接作為異種金屬材料焊接構(gòu)件成型的重要環(huán)節(jié)受到人們?nèi)找鎻V泛的關(guān)注。但是，由于異種金屬材料在物理性能、化學(xué)性能等方面的顯著差異，導(dǎo)致其焊接過程比同種金屬材料要復(fù)雜的多，而且焊接接頭質(zhì)量難以保證，難以滿足構(gòu)件長時(shí)間使用的要求。異種金屬材料焊接一直是焊接技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要難題。

目前異種金屬材料焊接的方法主要包括直接焊接和預(yù)制中間過渡層焊接。

異種金屬材料直接焊接一般需制定嚴(yán)格、復(fù)雜的焊接工藝，對(duì)焊接操作人員的技術(shù)要求高。如發(fā)明專利200910248745.9公開的一種鑄造紫銅氧槍噴頭的焊接方法，其紫銅噴頭和碳鋼管的焊接過程包括焊前準(zhǔn)備、焊前預(yù)熱、焊接條件控制和焊后處理等過程。而且，異種金屬材料直接焊接即使制定嚴(yán)格的焊接工藝，由于填充材料和母材性質(zhì)的差異，焊接接頭會(huì)存在脆性相、裂紋等缺陷，焊接構(gòu)件難以達(dá)到長時(shí)間使用的要求。

預(yù)制中間過渡層焊接是異種金屬材料焊接的一種新思路。申請(qǐng)?zhí)枮?00910018267.2的中國專利公開了一種異種金屬焊接中間層的制備方法，其焊接方法為，在待焊接異種金屬材料中的一種金屬的焊接接頭部位，噴涂一層鋁箔或錫等中間涂層，然后再與另一種金屬材料進(jìn)行焊接，具體方法是采用冷噴涂技術(shù)方法，先在一種母材A待焊接接頭部位噴涂一層金屬C中間涂層，其涂層厚度調(diào)節(jié)范圍為0.01～20mm；然后采用同種金屬焊接常用的工藝方法將焊接母材B與噴涂的金屬C中間涂層相焊接；其中，母材A包括不銹鋼、碳鋼、銅、鈦、鋁或鎂金屬基體；母材B包括銅、鈦或鋁金屬材料，A和B為兩種異種金屬材料；噴涂的金屬C中間涂層包括鋁箔、錫或母材B中的一種。公開號(hào)為CN?101074130A的中國專利公開的一種鋁銅異種金屬焊接方法為，在鋁金屬和銅金屬之間放置一種銀鎂鎳金屬過渡材料，然后將鋁金屬和銅金屬分別與過渡金屬材料兩端焊接。預(yù)制中間過渡層焊接一定程度上減輕了異種金屬材料焊接的難度，提高了焊接接頭的質(zhì)量。但是現(xiàn)有工藝中的焊接過渡層的材質(zhì)與組成均勻單一，與待焊接的異種金屬材料必然存在一定的性質(zhì)差異，焊接接頭也容易出現(xiàn)裂紋和脆性相等缺陷；部分采用噴涂或電鍍工藝制備的焊接過渡層，厚度薄、附著力差，同樣容易造成質(zhì)量問題，致使構(gòu)件難以達(dá)到預(yù)期的使用壽命。

可見，如果找到一種過渡的焊接結(jié)，能夠同時(shí)滿足與兩種不同的待焊接金屬母材材質(zhì)相同或相似，且有著良好的焊接性，將會(huì)大大降低異種金屬材料焊接的難度，同時(shí)提高焊接構(gòu)件的質(zhì)量和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決異種金屬材料焊接難度大及現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種適用于異種金屬材料焊接的焊接結(jié)及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種適用于異種金屬材料焊接的焊接結(jié)，其特征在于，所述的焊接結(jié)為粉末冶金方法成型、燒結(jié)后制得的金屬燒結(jié)體，包括兩層以上，金屬元素含量具有梯度結(jié)構(gòu)的金屬材料層；其兩端面層金屬材料分別與待焊接的異種金屬母材材質(zhì)相同或相似。

所述的異種金屬材料為任意兩種不同材質(zhì)或結(jié)構(gòu)的待焊接金屬母材，包括金屬或合金材料。例如，鑄鐵、碳鋼、不銹鋼，或銅、鋁、鎂、鈦、鎳等金屬或其合金。

所述的端面層金屬材料與金屬母材材質(zhì)相似，是指兩者主要組成元素相同，且主要組成元素含量相同，或主要組成元素含量差異小于20%（wt%），從而使兩者有著良好的焊接性。

所述的焊接結(jié)，優(yōu)選在兩端面層之間至少包含一層過渡層，端面層與過渡層、過渡層與過渡層之間，其主要組成元素含量呈梯度分布。主要組成元素含量梯度優(yōu)選線性梯度分布。

所述的梯度結(jié)構(gòu)金屬材料層每一層厚度優(yōu)選為0.1–10?mm。