[发明专利]异种材料复合焊接方法

说明书

本发明公开了一种异种材料复合焊接方法，包括以下步骤：(一)获取焊接装置；(二)获取由异种材料分别制得且整体均呈柱型的待焊件a和待焊件c，其特征在于：上述步骤(一)中的所述焊接装置还包括加热器；(三)获取中间过渡层和顶压棒；(四)中间过渡层与待焊件a之间的扩散焊接；(五)摩擦焊前装夹；(六)摩擦焊前预热；(七)带中间过渡层材料的惯性摩擦焊连接；(八)焊后处理。本发明的异种材料复合焊接方法具有焊接效率更高，焊接质量更好的优点。

技术领域

本发明属于焊接方法领域，具体涉及性能差异较大的异种材料之间的焊接方法，适用于熔点、硬度、导热率、线膨胀系数、化学成分等物理化学性能差异较大的材料间(例如：铝/钢、铝/不锈钢、TiAl基合金/钢、钨合金/钢、钛合金/钢、钛合金/不锈钢等)的焊接。

背景技术

近年来，由异种材料焊接制得的复合材料因其良好的性能在各行业都有广泛的应用需求。其中对一些性能差异较大的异种材料，如铝/钢、铝/不锈钢，TiAl基合金/钢、钨合金/钢、钛合金/钢、钛合金/不锈钢等，由于材料间的熔点、硬度、热传导率、膨胀系数、化学成分等方面的差异较大，使得互溶度低、接头残余应力大、易生成有害的脆性相，造成接头强度低等问题，成为限制这些复合材料的推广应用的技术瓶颈。因此选用合理的制备工艺方法，获得优良的焊接接头是这些复合材料研究的当务之急。

目前，对异种材料的焊接方法主要有：激光焊、电子束焊、钎焊、扩散焊、摩擦焊等。激光焊和电子束焊属于熔焊，虽然生产效率高，但接头易出现气孔、裂纹、偏析和脆性相。钎焊的钎料需要专门研制，接头强度受钎料影响，强度偏低，且不能应用于高温环境。固相扩散焊焊接时间长，生产效率低，脆性相的生成受焊接温度和时间影响很大。加中间过渡层的瞬间液相扩散焊，虽能提高生产效率，但获得良好接头所需的中间过渡层大部分需要专门配制，工艺复杂。

摩擦焊生产效率高，因界面不熔化，接头不易生成脆性相，在异种材料焊接方面有较大的优势。由于所焊的两种材料性能方面的差异，采用摩擦焊时，焊接面温度通常介于两种材料熔点之间，这就使得焊接面上熔点低的材料一端界面温度过热，生成的热塑性金属多，而熔点高的材料一端温度不够，生成的塑性变形层薄。

众所周知，摩擦焊的实质是通过界面金属塑性变形、再结晶和元素扩散来形成良好的接头。当焊接面温度不足以形成足够的热变形金属层时，再结晶和元素扩散都难以进行，高强接头就无法获得。如果提高界面热输入来获得足够的变形金属层，焊接界面又会因材料间的互溶度较差，温度升高而导致脆性相生成，降低接头强度。此外再加上界面热应力大，采用直接摩擦焊方式来焊接这些熔点差异较大的材料，获得质量良好的接头比较困难。

基于此，申请人考虑设计一种焊接效率更高，焊接质量更好的异种材料复合焊接方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种焊接效率更高，焊接质量更好的异种材料复合焊接方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

异种材料复合焊接方法，包括以下步骤：

(一)获取焊接装置，所述焊接装置包括惯性摩擦焊机，所述惯性摩擦焊机具有正对且间隔设置的旋转夹具和移动夹具；

(二)获取由异种材料分别制得且整体均呈柱型的待焊件a和待焊件c，并将待焊件a夹紧安装到惯性摩擦焊机的旋转夹具，将待焊件c夹紧安装到惯性摩擦焊机的移动夹具；

其特征在于：