[發明專利]一種異種金屬復合接頭制備方法

無效

• 申請號: 201110448262.0
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102528273A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張利軍;鄭筠;胡銳;薛祥義;常輝;李明生;狄瑋嵐
• 申請（專利權）人: 西安西工大超晶科技發展有限責任公司
• 主分類號: B23K20/14
• 分類號: B23K20/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于管道技術領域，涉及一種異種管道的接頭制備，尤其是一種應用于航空、航天、船舶、核電等工業部門，主要用作其燃料、液壓、冷卻等管件的異種金屬復合接頭的制備方法。

背景技術

火箭、飛機、艦船、核反應堆中存在大量的燃料輸送管道和液壓動力管道以及熱交換管道等，這些管路在生產裝配過程中涉及大量的可拆卸的機械接頭連接和不可拆卸的焊接接頭連接，在工程實踐中常常遇到異種金屬管件的焊接連接，如不銹鋼/銅、鈦合金/銅等，目前通用的方法是用預先制造好的異種金屬復合接頭1分別與其兩端的同種金屬管件焊接，留有焊縫2(見圖1)，目前制造異種金屬復合接頭的工藝方法主要有爆炸焊接(見圖2)與摩擦焊接。

在工程實踐過程中發現爆炸焊接接頭和摩擦焊接接頭冷熱循環疲勞性能與耐壓性能差，由于異種金屬結合處存在高的殘余應力，在使用過程中容易開裂，影響到設備運行的可靠性和安全性。同時爆炸焊接工藝生產小規格接頭工藝難度大，且多數爆炸焊接接頭復合端管徑不一致，導致管內流體不穩定。

發明內容

本發明為了解決爆炸焊接接頭和摩擦焊接接頭冷熱循環疲勞性能與耐壓性能差的缺點，提供一種異種金屬復合接頭制備方法，該方法采用液相/固相擴散原理，實現低熔點液態金屬向高熔點固態金屬浸滲擴散連接技術實現異種金屬無縫隙冶金結合，從而制造出結合強度很高的復合金屬接頭。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

這種異種金屬復合接頭制備方法，包括以下步驟：

1)準備坩堝：按照接頭外形尺寸制作坩堝，坩堝內徑大于接頭外徑尺寸，坩堝內高大于接頭總高度；

2)準備原料：分別準備與待連接的兩種管道材質A、B相同的金屬坯料，金屬坯料直徑小于坩堝內徑，兩種金屬坯料總高度不高于坩堝內高；

3)裝料：將兩種金屬坯料裝于坩堝內，熔點高的金屬坯料置于坩堝底部，熔點低的金屬置于熔點高的金屬上部；

4)裝爐：將裝好料的坩堝置于真空加熱爐內；

5)真空侵滲擴散連接：將真空加熱爐抽真空后通電加熱，設定保溫溫度介于兩種金屬熔點之間，即保溫溫度高于其中低熔點金屬熔點、低于其中高熔點金屬熔點，保溫時間不小于1小時；

6)冷卻出爐：真空加熱爐斷電自然或通氬氣冷卻，到達室溫后坩堝出爐并取出坩堝內的異種金屬復合接頭坯料；

7)機械加工：將真空侵滲擴散獲得的異種金屬復合接頭坯料按照產品尺寸機械加工成產品。

上述步驟5)中，真空加熱爐內的的真空度為0.1Pa。

上述坩堝采用氧化鋁或石墨坩堝。

上述兩種材質A和B為不銹鋼和銅或鈦合金和銅。

與現有技術相比，本發明具備以下有益效果：

本發明的異種金屬復合接頭制備方法生產的異種金屬復合接頭的冷熱循環疲勞性能與耐壓性遠遠優于爆炸焊接工藝與摩擦焊接工藝生產的異種金屬復合接頭，且其復合處抗拉強度大于強度較低的基體金屬。

附圖說明

圖1為現有技術中管件連接結構示意圖；

圖2為現有技術中的爆炸焊接工藝制備接頭結構示意圖；

圖3為本發明的真空侵滲擴散連接工藝制備的接頭結構示意圖。

具體實施方式

本發明的異種金屬復合接頭制備方法，包括以下步驟：

1)準備坩堝：按照接頭外形尺寸制作氧化鋁或石墨坩堝，坩堝內徑大于接頭外徑尺寸，坩堝內高大于接頭總高度；

2)準備原料：分別準備與待連接的兩種管道材質A、B相同的金屬坯料，金屬坯料直徑小于坩堝內徑，兩種金屬坯料總高度不高于坩堝內高；

3)裝料：將兩種金屬坯料裝于坩堝內，熔點高的金屬坯料置于坩堝底部，熔點低的金屬置于熔點高的金屬上部；

4)裝爐：將裝好料的坩堝置于真空加熱爐內；

5)真空侵滲擴散連接：將真空加熱爐抽真空后通電加熱，設定保溫溫度介于兩種金屬熔點之間，即保溫溫度高于其中低熔點金屬熔點、低于其中高熔點金屬熔點，保溫時間不小于1小時；

6)冷卻出爐：真空加熱爐斷電自然或通氬氣冷卻，到達室溫后坩堝出爐并取出坩堝內的異種金屬復合接頭坯料；

7)機械加工：將真空侵滲擴散獲得的異種金屬復合接頭坯料按照產品尺寸機械加工成產品，如圖3所示。

下面結合實施例對本發明做進一步詳細描述：

實施例

不銹鋼/純銅復合接頭(規格D20×d12×(20+20))制備：

1)準備坩堝：按照接頭外形尺寸制作氧化鋁坩堝，坩堝內腔尺寸φ25×60。