[發(fā)明專利]一種(W、CeO2）P/2A12Al體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310737329.1
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN104741768A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪山山;楊劍;梁秋實;毛昌輝;馬書旺;劉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接工藝，特別涉及一種(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝。

背景技術(shù)

(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料是一種新型結(jié)構(gòu)／功能一體化的金屬基功能復(fù)合材料，具有良好的X射線屏蔽性能和較高的力學(xué)性能，可用于制造輻射屏蔽層和抗輻射加固部件等。作為一種新型金屬基功能復(fù)合材料，可靠的焊接與連接技術(shù)是(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料得以廣泛應(yīng)用的重要前提。

目前，對于顆粒增強鋁基復(fù)合材料的焊接應(yīng)用較多的是熔化焊，如鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氣體保護焊(MIG)、瞬時液相擴散焊(TLP)等。使用熔化焊焊接顆粒增強鋁基復(fù)合材料時，焊縫溫度較高，基體金屬發(fā)生熔化，將導(dǎo)致增強相的偏析、母材基體晶粒粗大和界面反應(yīng)等問題，從而影響焊接質(zhì)量。特別是對于(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料，界面反應(yīng)生成的脆性化合物會嚴重影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料不適合采用熔化焊方法進行焊接。

攪拌摩擦焊是一種新型的固相焊接技術(shù)，1991年由英國焊接焊接研究所發(fā)明。該技術(shù)是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入工件的待焊部位，焊接部位金屬在攪拌頭的摩擦和攪拌的作用下處于熱塑性狀態(tài)并從攪拌頭的前端向后端作塑性流動形成焊縫，從而實現(xiàn)固相連接。攪拌摩擦焊具有金屬材料不熔化、焊接收縮變形小、力學(xué)性能損失低和環(huán)保等優(yōu)點，自問世以來發(fā)展迅速，在航空航天、船舶、汽車、軍事工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種(W、CeO₂)_p／2A12Al體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，將(W、CeO₂)_p／2A12Al復(fù)合材料經(jīng)成型、變形加工、退火處理后進行攪拌摩擦焊接，攪拌摩擦焊接的工藝條件為：焊接時攪拌頭的轉(zhuǎn)速為900～1400rpm，焊接速度為80～120mm／min。

其中，所述攪拌頭為臺階式圓柱形攪拌頭，攪拌頭軸肩的直徑為12mm，攪拌針的直徑為5mm，攪拌針的長度為4.8mm。

優(yōu)選地，所述(W、CeO₂)_p／2A12Al復(fù)合材料的成分為30wt.％W、4.5wt.％CeO₂，余量2A12Al合金。

優(yōu)選地，所述(W、CeO₂)_p／2A12Al復(fù)合材料采用熱等靜壓法或真空熱壓法制備成型。

優(yōu)選地，所述變形加工方法為鍛壓或熱擠壓。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明可以實現(xiàn)(W、CeO₂)_p／2A12Al復(fù)合材料的固相連接，焊接溫度低，可以有效抑制W與2A12Al基體的界面反應(yīng)，避免反應(yīng)產(chǎn)物對復(fù)合材料焊縫力學(xué)性能的損害。

具體實施方式

以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

采用真空熱壓法制備(30wt.％W、4.5wt.％CeO₂)／2A12Al復(fù)合材料，經(jīng)退火處理后進行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為1400rpm，焊接速度為120mm／min。焊接后進行T4熱處理，材料的抗拉強度為375MPa，屈服強度為237MPa，延伸率為4％。對焊縫進行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。

實施例2

采用熱等靜壓法制備(30wt.％W、4.5wt.％CeO₂)／2A12Al復(fù)合材料，經(jīng)熱擠壓變形，再進行退火處理，然后進行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為1400rpm，焊接速度為100mm／min。焊接后進行T4熱處理，材料的抗拉強度為387MPa，屈服強度為238MPa，延伸率為8％。對焊縫進行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。

實施例3