[发明专利]一种防止异种金属材料锯齿状界面开裂的方法

说明书

本发明公开了一种防止异种金属材料锯齿状界面开裂的方法，属于增材制造领域。本发明解决锯齿形异种金属材料复合件结合界面容易开裂的问题，将异种金属材料复合产品到温入炉保温一定时间，然后以0.8~1.6℃/min的速度降温冷却至室温；所述异种金属材料结合界面的截面为锯齿形，且为冶金结合界面。本方法解决了线膨胀系数差异较大的异种金属材料在进行激光增材制造时，容易在界面产生裂纹的问题。

技术领域

本发明属于增材制造领域，涉及一种复合材料的热处理方法。

背景技术

生活生产中很多情况下单一材料无法满足使用需求，往往采用两种乃至多种材料复合制造相应的产品。激光熔覆沉积制造技术、电子束熔丝和等离子体熔丝等增材制造技术对于异种金属材料的复合制造具有显著的技术优势，尤其是梯度金属材料结构制造。

但异种金属材料复合制造存在诸多限制，如异种金属材料的熔点差异，材料的相溶性的高低，有无金属间化合物的形成，线膨胀系数差异，可焊性高低等。其中，线膨胀系数差异较大的材料，通过热加工进行的复合制造，其在冷却过程中极易在界面处形成裂纹缺陷，导致产品报废。

本发明针对线膨胀系数差异较大的异种金属材料热加工复合制造一类的产品提供了一种通过热处理消除快速冷却产生界面裂纹的方法。该方法简单易用成本低廉。

发明内容

本发明针对线膨胀系数差异较大的异种金属材料在进行激光增材制造时，容易在界面产生裂纹的问题，提出了一种新的解决方法。

本发明提出的一种防止异种金属材料锯齿状界面开裂的方法，构件到温入炉并保温一定时间，然后以0.8~1.6℃/min的速度降温冷却至室温，所述异种金属材料的线膨胀系数之差大于3×10^-6。

本发明所述方法的优选技术方案为，所述异种金属材料为，不锈钢材料与钴基合金材料，不锈钢与高温合金。

本发明所述方法的优选技术方案为，所述到温入炉温度为200~600℃，保温时间为30~60min。

本发明所述方法的优选技术方案为，所述异种金属材料结合界面的纵截面为锯齿形，且为冶金熔合。

本发明所述方法的优选技术方案为，所述纵截面锯齿形为周期性等高等长锯齿，其参数为锯齿高度为：0.5 mm~2 mm，螺距：0.3~1.5 mm。

本发明所述方法的优选技术方案为，所述纵截面锯齿形为周期性不等高锯齿，其基本单元为1~3个矮锯齿配合1~3个高锯齿，矮锯齿与高锯齿的高度差为1~3个矮齿齿高。

本发明所述方法的优选技术方案为，根据所述纵截面锯齿形为周期性不等长锯齿，一种材料的螺距为另一种材料齿距的2~4倍。

本发明所述方法的优选技术方案为，所述异种金属材料结合界面的横截面为直线、折线、弧线、圆形、半圆形、椭圆形、多边形。

本发明所述方案可有效消除异种材料之间，由于大的线膨胀系数，在使用时易出现裂纹的问题；本方案更适用于激光增材制造方法制备的线膨胀系数差异较大的异种金属材料，可有效防止裂纹的产生，有效提高材料的使用稳定性。

附图说明

图1 复合材料结构。

具体实施方式

实施例1

本实施例采用激光熔覆沉积制造技术制造控氮奥氏体不锈钢与Stellite 6钴基合金构件，并采用本发明热处理工艺防止其锯齿形界面开裂。

产品构件剖面图如图1所示。图中阴影部分为控氮奥氏体不锈钢，两侧区域为Stellite 6钴基合金。