[發(fā)明專利]一種鈦-鋼異種金屬混合連接方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110251659.4 | 申請日： | 2021-03-08 |
| 公開（公告）號： | CN113118447A | 公開（公告）日： | 2021-07-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李龍騰;石紅杰;李沖;許亞利 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國船舶重工集團公司第七二五研究所 |
| 主分類號： | B22F7/08 | 分類號： | B22F7/08;B22F3/15 |
| 代理公司： | 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41120 | 代理人： | 宋晨煒 |
| 地址： | 471000 河*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 鋼異種 金屬 混合 連接 方法 | ||
一種鈦?鋼異種金屬混合連接方法，包括以下步驟：步驟1、準備固體和粉體，若固體為鋼，則粉體為鈦粉，若固體為鈦，則粉體為鋼粉；步驟2、在固體的連接表面加工至少一個凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)表面或四側(cè)表面與固體的連接表面夾角為α，0°＜α＜90°，得到加工后的固體；步驟3、將加工后的固體放于包套中，加工后的固體的凸起結(jié)構(gòu)朝上設(shè)置，并將粉體填充在固體的上部，將包套密封，將密封后的包套放入熱等靜壓爐中，經(jīng)高溫高壓得到鈦鋼異種金屬。在鈦/鋼界面冶金結(jié)合的基礎(chǔ)上增加機械結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱等靜壓形成混合連接，提升界面力學(xué)綜合性能，且具有較高的界面抗沖擊性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體說的是一種鈦-鋼異種金屬混合連接方法。
背景技術(shù)
近年來,異種金屬焊接在先進制造業(yè)中扮演著越來越重要的角色,因其將多種性能集于一身被應(yīng)用到很多工業(yè)領(lǐng)域。
鈦/鋼異種金屬連接, 可使鋼的良好焊接性、低成本與鈦合金低密度和良好的耐腐蝕等相結(jié)合, 不僅可以降低成本,還可以得到具有優(yōu)異綜合性能的構(gòu)件，充分發(fā)揮兩種材料在性能和經(jīng)濟上的互補優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于化工、能源和船舶等領(lǐng)域。
鈦與鋼的焊接屬于異種金屬焊接中的一大難題，目前研究鈦/鋼異種焊接的方法較多，基本涵蓋了主要的焊接手段，如熔化焊（電子束焊、激光焊等）、壓焊（擴散焊、摩擦焊、爆炸焊等）、釬焊等。現(xiàn)有方法研究重點都集中在通過控制工藝參數(shù)或采用中間層等手段，以提高界面的冶金結(jié)合力來提升界面力學(xué)性能如圖1所示，但由于鈦和鋼兩種金屬的物理化學(xué)性能差異較大，單靠冶金結(jié)合力，提升效果不明顯，且無法實現(xiàn)較高抗沖擊性能，無法滿足苛刻工況使用。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)新提出一種鈦-鋼異種金屬混合連接方法，在鈦/鋼界面冶金結(jié)合的基礎(chǔ)上增加機械結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱等靜壓形成混合連接，提升界面力學(xué)綜合性能，且具有較高的界面抗沖擊性能。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是：一種鈦-鋼異種金屬混合連接方法，包括以下步驟：
步驟1、準備固體和粉體，若固體為鋼，則粉體為鈦粉，若固體為鈦，則粉體為鋼粉；
步驟2、在固體的連接表面加工至少一個凸起結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)表面或四側(cè)表面與固體的連接表面夾角為α，0°＜α＜90°，得到加工后的固體；
步驟3、將加工后的固體放于包套中，加工后的固體的凸起結(jié)構(gòu)朝上設(shè)置，并將粉體填充在固體的上部，將包套密封，將密封后的包套放入熱等靜壓爐中，經(jīng)高溫高壓得到鈦鋼異種金屬。
熱等靜壓爐內(nèi)溫度為900℃-1100℃，壓力為100MPa-150MPa,保溫時間為1h-3h,包套隨爐升溫和降溫。
凸起結(jié)構(gòu)的兩個相對側(cè)表面與固體的連接表面夾角相同。
本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明可實現(xiàn)鈦和鋼異種金屬界面混合連接，提升鈦/鋼界面力學(xué)性能,界面連接強度≥400MPa,界面剪切強度≥200MPa,界面抗沖擊KV2≥40J。本發(fā)明相比現(xiàn)有鈦/鋼焊接利用純冶金連接方式，增加了機械結(jié)合，提升了界面結(jié)合力和抗沖擊等綜合力學(xué)性能。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)鈦-鋼連接示意圖；
圖2為本發(fā)明鈦-鋼混合連接示意圖；
圖3為本發(fā)明固體的凸起結(jié)構(gòu)夾角示意圖；
圖4為本發(fā)明的成型示意圖；
圖5為本發(fā)明的實施例1的低倍金相圖；
圖6為本發(fā)明的實施例1的高倍金相圖；
圖中：1、固體，2、粉體，3、包套，4、凸起結(jié)構(gòu)，5、熱等靜壓爐。
具體實施方式
如圖2、圖3、圖4所示，一種鈦-鋼異種金屬混合連接方法，包括以下步驟：
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