[發明專利]一種半固態加壓反應釬焊方法

有效

• 申請號: 201710440231.8
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN109014470B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 王克鴻;李娟;魏鵬;張德庫;方吉米;黃勇;高瓊;李聰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/19
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明涉及一種半固態加壓反應釬焊方法，采用粉末金屬材料作為釬料，將焊件和釬料加熱到釬料的半固態溫度，同時施加壓力，并進行保溫，通過液相潤濕、原子擴散和化學反應形成焊縫金屬及其與母材的連接，完成粉末釬料的加壓液相反應燒結過程。本發明的半固態加壓反應釬焊方法，焊接過程中生成有益化學反應產物，改善界面結合狀態，提高釬料在母材表面的潤濕性，避免有害化學反應產物，改善焊縫組織，提高接頭剪切強度。

技術領域

本發明涉及一種半固態加壓反應釬焊方法，屬于焊接技術領域。

背景技術

在對70％SiC_p/Al復合材料焊接的過程中，該復合材料中SiC陶瓷顆粒增強相體積分數高達70％，因而弧焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等方法在其連接中的應用受到很大的限制，釬焊和擴散焊方法成為比較具潛力的連接方法。在對70％SiC_p/Al復合材料進行釬焊和擴散焊研究過程中，創造了本發明所涉及的半固態加壓反應釬焊方法，釬焊和擴散焊技術是與本發明所涉及的半固態加壓反應釬焊最接近的技術。

釬焊是采用比母材熔化溫度低的釬料，采取低于母材固相線而高于釬料液相線的焊接溫度，通過熔化的液態釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現連接焊件的方法。釬焊時釬料熔化為液態而母材保持固態，液態釬料在母材的間隙或表面上潤濕、毛細流動、填充、鋪展、與母材相互作用(溶解、擴散或冶金結合)，冷卻凝固形成牢固的接頭。70％SiC_p/Al復合材料因含有大量SiC陶瓷，釬料在其表面極難潤濕，這必定導致釬焊在該復合材料連接中的應用遇到巨大的困難。(王鵬,程東鋒,牛濟泰.高體積分數SiC_p增強6063Al基復合材料的真空加壓釬焊[J].機械工程材料,2014,38(9):34-38.)文中填充Al70-Cu22.3-Si6.1-Mg1.6膏狀釬料對體積分數為60％的SiC_p/6063Al復合材料進行了真空釬焊，釬料對大塊SiC增強相的潤濕性一般，二者之間存在較小的間隙，接頭剪切強度為71.6MPa。70％SiC_p/Al復合材料所含SiC陶瓷體積分數更高，焊接必將更加困難，接頭強度更低。

擴散焊是指在一定的溫度和壓力下，被連接表面緊密貼合，通過使局部發生微觀塑性變形，或通過被連接表面產生的微觀液相而擴大被連接表面的物理連接，然后結合層原子之間經過一定時間的相互擴散，形成結合界面可靠連接的過程。根據不同的準則可以對擴散焊進行多種分類，其中瞬間液相擴散焊(TLP)與本發明所涉及的半固態加壓反應釬焊最為類似。瞬間液相擴散焊是指在擴散連接過程中接縫區短時間出現微量液相的擴散連接方法。在擴散焊過程中，中間層與母材發生共晶反應，形成一層極薄的液相薄膜，此液膜填充整個接頭間隙后，再使之等溫凝固并進行均勻化擴散處理，從而獲得均勻的擴散焊接頭。70％SiC_p/Al復合材料因含有大量SiC陶瓷顆粒，其表面大部分區域被SiC顆粒覆蓋，少部分區域為裸露的Al合金基體，能與中間層形成液相的是Al合金基體，即使所形成的液膜填充整個接頭間隙，但由于SiC極難被液相潤濕，因此共晶液相與SiC顆粒之間也只能形成弱連接，接頭中大量弱連接的存在必將導致接頭力學性能差，可見擴散焊在該復合材料焊接中的應用也遇到了很大的困難。

發明內容

本發明目的在于提供一種半固態加壓反應釬焊方法。

為了解決上述技術問題，提供技術方案如下：

一種半固態加壓反應釬焊方法，具體步驟如下：

步驟1，配制粉末釬料，對其進行DSC熔化特性測試，測得其產生液相的最低溫度為T₁，其完全熔化的溫度為T₂；

步驟2，對待焊母材進行焊前準備；

步驟3，在試樣待焊表面之間填充配制好的粉末釬料，放入真空爐內進行合理的裝配；

步驟4，抽取真空，設定焊接參數：焊接溫度T、保溫時間t和壓力P；