[發明專利]一種吸氫膨脹物質與其他材料的復合方法

有效

• 申請號: 201910185611.0
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN111687530B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 周承商;陳奏君;梁霄鵬;林方睿;劉詠;孫沛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B23K20/16
• 分類號: B23K20/16;B23K20/22;B23K103/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發明涉及一種利用吸氫膨脹物質吸氫膨脹作用與其他材料的復合方法；特別涉及一種利用鈦合金吸氫反應與其他材料的相互復合的方法。本發明利用了吸氫膨脹物質吸氫的體積膨脹效應，以及吸氫反應的放熱作用，同時復合件被夾具緊固的情況下，吸氫膨脹物質與待復合材料間的間隙閉合形成良好的冶金結合，從而使兩者有效地結合在一起；然后將吸氫膨脹物質與待復合材料的連接體進行真空熱處理脫氫，獲得界面性能良好的復合體。本發明提供了一種新型吸氫膨脹物質與其他材料復合方法。本方法可對吸氫膨脹物質與其他材料進行復合連接處理，性能優異，復合材質可選范圍廣，可用于鈦合金與鈦合金、其他金屬或合金、陶瓷、多孔材料等。

技術領域

本發明涉及一種利用吸氫膨脹物質吸氫膨脹作用與其他材料的復合方法；特別涉及一種利用鈦合金吸氫反應與其他材料的相互復合的方法。

背景技術

焊接的主要方法有擴散焊、電子束焊、激光焊、摩擦焊、爆炸焊和釬焊。電子束焊接能夠加熱面積很小的區域，使得深處和狹長形工件的焊接成為可能。激光焊接是最有效的高速焊接技術之一。不過，電子束焊與激光焊兩種技術由于其所需配備價格高昂，其應用范圍受到限制。當利用熔焊對異種金屬焊接時，常導致母材的扭曲變形及焊縫較多脆性相的產生；固相焊接時，如何控制焊縫組成和改善接頭塑性，也是需要解決的問題。爆炸焊、釬焊和摩擦焊常受到使用條件、焊件結構的限制，不利于復合構件的廣泛應用。擴散焊因其較小的溫度梯度，可以得到不均勻性最小的結構，是一種近凈形結合過程；電子束焊和激光焊因冷卻迅速、焊縫深寬比大及熱輸入可控，對異種金屬焊接時脆性化合物有較好的抑制作用。異種金屬間物化性能差異導致接頭產生殘余應力和金屬間化合物，導致低溫循環處理后出現冷漏，以及焊接質量低的問題，其中鈦合金與不銹鋼的焊接更是難以實現。金屬間化合物層太薄，界面會因為反應不充分使鈦合金與界面分離；若界面太厚，焊縫機械性能會因脆性金屬間化合物聚集造成的各向異性而急劇下降。焊接接頭因鈦合金側脆性相的產生呈現出脆性斷裂。而且其使用常受到成本的限制并且焊接性能和加工性能較差。

本發明針對現有技術的不足，首次提出一種利用吸氫膨脹物質吸氫膨脹作用與其他材料的復合連接方法，本方法可選的待處理材料的厚度可控，可以是薄層或者厚度較大；另外在連接處也較傳統連接出現的殘余應力較小，連接面性能較好。同時，本發明還可以實現異型面的復合連接以及不同面不同功能的賦予。

發明內容

本發明涉及一種利用吸氫膨脹物質(尤其是鈦合金)吸氫膨脹作用與其他材料的復合方法。發明利用了吸氫膨脹物質的體積膨脹效應，和吸氫反應的放熱作用，同時復合件被夾具緊固的情況下，吸氫膨脹物質與待復合材料間的間隙閉合形成良好的冶金結合，從而使兩者有效地結合在一起；然后將吸氫膨脹物質(尤其是鈦合金)與待復合材料的連接體進行真空熱處理脫氫，獲得結合面性能良好的復合體。本發明提供了一種新型吸氫膨脹物質(尤其是鈦合金)與其他材料復合方法。本方法可對吸氫膨脹物質(尤其是鈦合金)與其他材料進行復合連接處理，性能優異，待處理材料成分可選范圍廣泛，可用鈦合金與鈦合金、其他金屬或合金、陶瓷、多孔材料等。

本發明一種吸氫膨脹物質與其他材料的復合方法；將塊體A的至少一個面與其他塊體B接觸，得到待復合體；然后將待復合體用模具緊固，得到組件C；將組件C放入氫氣爐加熱，通入氫氣，使塊體A吸氫；塊體A吸氫的體積膨脹效應使塊體A擠壓塊體B，同時吸氫反應釋放熱量，使塊體A與塊體B間的間隙閉合，形成冶金結合；然后將組件進行真空脫氫，取下夾板即獲得性能良好的復合體D，所述塊體A為含鈦金屬塊體；所述其他塊體的材質以及組成和塊體A的材質以及組成一致或不一致。

作為優選方案，本發明一種吸氫膨脹物質與其他材料的復合方法；將塊體A與塊體B接觸；得到待復合體1，然后將待復合體1用模具緊固，得到組件C；將組件C放入氫氣爐加熱，通入氫氣，使塊體A吸氫；塊體A吸氫的體積膨脹效應使塊體A擠壓塊體B，同時吸氫反應釋放熱量，使塊體A與塊體B間的間隙閉合，A-B間形成冶金結合；然后將組件C進行真空脫氫，取下夾板即獲得性能良好的復合體D；

或