[發(fā)明專利]一種純Zn作為中間反應(yīng)材料層的40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811535517.5
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109365986B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賴志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市新瑪博創(chuàng)超聲波科技有限公司
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/24;B23K20/26
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 林曉宏

本發(fā)明公開了一種純Zn作為中間反應(yīng)材料層的40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接方法，待焊接母材為40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，根據(jù)中間反應(yīng)材料層的設(shè)計條件篩選出純鋅箔為中間反應(yīng)材料層，選用純鋅箔作為中間反應(yīng)材料層有利于降低焊接溫度，更易于獲得全SiC顆粒增強(qiáng)的α?Al固溶體接頭。在合適超聲時間和連接溫度的情況下，結(jié)合本發(fā)明“一次超聲連接，二次超聲保溫”的工藝方法，獲得全SiC顆粒增強(qiáng)的α?Al固溶體接頭，無需釬料輔助在大氣環(huán)境下完成焊接，綠色環(huán)保，本焊接時間短，接頭力學(xué)性能高，焊接效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種純Zn作為中間反應(yīng)材料層的40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接方法。

背景技術(shù)

碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(SiCp-Al)因具有低密度、低熱膨脹系數(shù)、高的比強(qiáng)度和比剛度、高彈性模量和良好的耐磨性等性能，廣泛應(yīng)用于航空、航天等要求高強(qiáng)度、耐高溫的結(jié)構(gòu)器件。隨著SiCp-Al復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣，對其焊接要求也越來越高。

中、高體積分?jǐn)?shù)的鋁基復(fù)合材料焊接特別是采用釬焊和常規(guī)TLP焊接時存在以下急需解決的問題：1.焊接過程中待焊接母材鋁表面氧化膜的破碎及去除；2.液態(tài)金屬對顆粒增強(qiáng)相的潤濕及界面結(jié)合、碳化硅顆粒增強(qiáng)相在連接層內(nèi)的偏聚。待焊接母材表面因致密氧化膜的存在，導(dǎo)致在焊接時阻礙了液態(tài)中間反應(yīng)材料層與鋁合金之間的接觸，致使冶金結(jié)合難以形成。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種純Zn作為中間反應(yīng)材料層的40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接方法，能獲得碳化硅顆粒增強(qiáng)的全固溶體接頭，接頭成分均勻分布，接頭力學(xué)性能好，無需釬料輔助連接，綠色環(huán)保，焊接時間短，焊接效果好。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種純Zn作為中間反應(yīng)材料層的40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接方法，包括待焊接母材和中間反應(yīng)材料層，待焊接母材選用40％碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，包括以下步驟：

中間反應(yīng)材料層篩選步驟，條件一，中間反應(yīng)材料層的熔化溫度低于待焊接母材的熔點195-205℃，或中間反應(yīng)材料層與待焊接母材主要元素之間的共晶溫度低于待焊接母材熔點150-300℃，條件二，中間反應(yīng)材料層與待焊接母材主要元素之間的固溶度最大值至少達(dá)到10％，條件三，中間反應(yīng)材料層主要元素與待焊接母材中的原子半徑差最大不超過50pm，條件四，中間反應(yīng)材料層主要元素與待焊接母材之間的電極電位差至多在-0.8V以內(nèi)，中間反應(yīng)材料層至少滿足以上四個條件中的三個條件，根據(jù)以上條件，選用中間反應(yīng)材料層為純鋅箔，選用膜狀或片狀的純鋅箔作為中間反應(yīng)材料層；

表面處理步驟，將待焊接母材的待焊接面進(jìn)行機(jī)械打磨和超聲清洗；

焊接前組裝步驟，將中間反應(yīng)材料層夾持在兩個待焊接母材的焊接界面之間，中間反應(yīng)材料層與待焊接母材的焊接界面接觸形成接觸面，待焊接組件組裝完成；

上機(jī)固定步驟，將待焊接組件放置在超聲焊接設(shè)備的加工平臺，并使超聲工具頭壓緊在待焊接組件的上部；將超聲工具頭向待焊接組件縱向方向施加壓力，壓力值為0.1-0.2MPa；