[發明專利]一種仿生高熵合金箔片、一種碳化硼顆粒增強鋁基復合材料的焊接方法

有效

• 申請號: 202110622899.0
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113275750B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 薊思益;張銘洋;米高陽;王春明;胡溢洋
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/60;B23K26/14;C22C30/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種仿生高熵合金箔片、一種碳化硼顆粒增強鋁基復合材料的焊接方法，屬于復合材料焊接技術領域。本發明使用AlCoCrFeNi合金作為焊接中間層箔片成分，此合金具有優異的力學性能、良好的結構穩定性和耐腐蝕性能，其成分與B₄C_P/Al復合材料具有相似性，能夠減少激光焊接過程中B₄C_P/Al材料間嚴重界面反應行為。本發明將箔片設計為蜂巢型中空結構，避免了連續的中間層對兩側母材的阻礙作用；仿生的蜂巢結構在焊接頭截面會形成非均勻異質結構的顯微組織，能夠發揮蜂巢結構的穩定性與強韌性，從而提高焊接接頭的強度和韌性，避免氣孔的產生。

技術領域

本發明涉及復合材料焊接技術領域，特別涉及一種仿生高熵合金箔片、一種碳化硼顆粒增強鋁基復合材料的焊接方法。

背景技術

碳化硼顆粒增強鋁基(B₄C_P/Al，P表示顆粒)復合材料，因其優異的比強度、比模量、熱穩定性，成為目前應用最廣泛的金屬基復合材料之一。作為結構承力件的B₄C_P/Al復合材料在防輻射結構件上獲得良好應用，相同結構性能下可減重40％，極大的節約了能耗、提高了運載能力。然而，在對B₄C_P/Al復合材料進行焊接時，由于B₄C_P/Al復合材料中B₄C顆粒相與鋁基體的物理性能存在極大差異，且B₄C顆粒相與鋁基體多為物理接觸，界面穩定性較弱，焊接過程不可避免的改變B₄C組成、分布及其與鋁基體的接觸方式，影響材料原有的強化效果。因此，B₄C_P/Al復合材料的優異性能與可焊性差之間的矛盾，使得B₄C_P/Al復合材料焊接技術成為研究難題。

激光焊接具有非接觸、可焊接任意構件形式的特點，具有良好的工藝適用性，可用于B₄C_P/Al復合材料焊接。但是，直接對B₄C_P/Al復合材料進行激光焊接，復合材料界面穩定性較弱，且會生成較多的脆性相Al₄C₃，降低焊縫強度。

在激光焊接時，在待焊B₄C_P/Al復合材料間放入中間層合金，可以減少B₄C顆粒相與鋁基體的不相容性，提高界面穩定性。但是，現有的中間層合金多為鋁基為代表的合金，成分單一，與B₄C_P/Al復合材料適應性差。且中間層會在對接焊中對兩側母材形成阻礙作用，與母材凝固界面處由于物化性能的不完全匹配形成薄弱區域，導致焊接接頭的強度降低。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種仿生高熵合金箔片、一種碳化硼顆粒增強鋁基復合材料的焊接方法。本發明使用仿生高熵合金箔片作為碳化硼顆粒增強鋁基復合材料的焊接中間層，所得焊接接頭具有高強度。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種仿生高熵合金箔片，所述箔片具有“蜂巢”型中空六邊形結構；所述箔片的化學組成為AlCoCrFeNi合金。

優選的，所述AlCoCrFeNi合金中Al、Co、Cr、Fe和Ni元素的摩爾比為0.3～0.5:1:1:1:1。

優選的，所述箔片的厚度為0.1～0.2mm。

優選的，所述六邊形結構的單個六邊形的邊長為1～5mm。

本發明提供了上述仿生高熵合金箔片的制備方法，包括以下步驟：

對AlCoCrFeNi高熵合金箔片進行線切割，切割出“蜂巢”型中空六邊形結構，得到仿生高熵合金箔片。