[發明專利]一種構筑基材界面的預連接方法

在審

• 申請號: 202211295245.2
• 申請日: 2022-10-21
• 公開（公告）號: CN115846843A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 郝海;左國良;白玉;史淑艷;張興國
• 申請（專利權）人: 大連理工大學寧波研究院;大連理工大學
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/14;B23K20/24
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 張群;張琳琳

本發明涉及一種構筑基材界面的預連接方法，依次包括有以下步驟：1)將兩個構筑樣品的表面加工平整；2)將兩個構筑樣品對接并堆疊放入爐體腔室內的樣品臺上；3)通過加壓系統，對兩個構筑樣品施加從上向下的應力P₁；4)對爐體腔室進行抽真空，并對構筑樣品施加溫度場，溫度場設定工藝：先以升溫速率V₁將構筑樣品快速加熱至T₁，以升溫速率V₂將構筑樣品緩慢加熱至T₂，保溫一段時間，V₁＞V₂，T₁＜T₂；5)待溫度達到T₂時，通過加壓系統繼續對兩個構筑樣品施加從上向下的應力P₃，P₃＞P₁，保壓時間t₂后或者使構筑樣品以應變率為(10^?5～10^?1)s^?1發生塑性變形，并在應變量達到(5％～60％)后，將應力降至為P₂進行保壓，P₃＞P₂＞P₁。實現了連接處的有效連接。

技術領域

本發明屬于實現構筑基材連接的領域，具體涉及一種構筑基材界面的預連接方法。

背景技術

金屬材料由于形狀、規格、屬性等原因通常難以一步加工到位，需借助材料連接技術完成制造目標。材料連接方法主要有焊接、粘接、鉚接等。其中，焊接是實現金屬材料連接最常用的方式。而摩擦焊、擴散焊、爆炸焊等固態連接技術，由于母材不熔化、熱影響區小、焊接強度較大等優點，已廣泛應用于航空航天、核電核能、電子電力、汽車制造等領域。

目前，出現了金屬構筑成形技術中所用的基材構筑連接方法已能夠實現部分材料的有效連接，如中國發明專利《同質金屬構筑成形方法》，其專利號為ZL201511026272.X(授權公告號為CN105522349B)公開了一種同質金屬構筑成形方法包括制備多個基元，所述多個基元由相同材料制成；將多個基元堆垛成預定形狀；將堆垛成預定形狀的多個基元封裝成預制坯；通過鍛焊使得多個基元之間的界面焊合以將預制坯制成毛坯；將毛坯鍛造等。上述專利實現了同質金屬構筑成形，但是所用的基材構筑連接方法工序繁冗，仍存在以下缺陷：

1、表面處理后的基元需要堆垛整齊進行真空封焊，焊接過程技術要求高、工作環境嚴苛，且會在坯料表面留下一定的熱影響區。

2、封焊好的堆垛坯料需要轉運至熱處理設備中進行鍛焊前熱處理，鍛前熱處理完成后需將高溫熾熱的金屬塊體立即轉運至鍛壓設備下進行高溫鍛焊，高溫鍛焊完成后又需要立即轉運至熱處理設備進行長時間保溫。這一些列操作過程屬于高溫作業，工作難度大、熱量耗散嚴重。

3、高溫轉運及鍛焊過程在非真空環境下完成，堆垛坯料表面會形成厚厚的氧化皮，氧化皮處理不好會在變形過程中壓入坯料形成折疊、裂紋、凹坑等表面缺陷。

4、堆垛坯料界面處雖然進行了真空封焊，但界面氧化層厚度依然較大且氧化層破解十分困難；在無外場作用下，難溶性氧化物迫使構筑溫度整體偏高，容易造成坯料過燒報廢；

5、原有的基材構筑連接方法元素自由擴散和界面長程遷移所需保溫時間太長；針對更易形成界面氧化物的有色金屬構筑連接，其有效方法尚未明確。

因此，迫切需要對金屬構筑形成技術中堆垛坯料的界面連接方法作進一步的改進。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術的現狀，提供一種減小構筑連接界面處氧化層厚度、促進界面處氧化物分解擴散的構筑基材界面預連接方法。

本發明所要解決的第二個技術問題是，提供一種通過外場輔助作用以實現金屬坯料的快速連接或無痕連接的構筑基材界面的預連接方法。