[发明专利]一种钛合金/钢双金属复合件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛合金/钢双金属复合件及其制备方法。该钛合金/钢双金属复合件包括钢质内芯和具有内腔的钛合金外套，钢质内芯具有嵌入钛合金外套的内腔中的内镶嵌部，所述内镶嵌部上开设有连通孔，所述连通孔具有第一、二孔口，所述第一、二孔口分别处于钢质内芯表面的第一、二位置处；所述钛合金外套的内腔的腔壁面包括外表面复合部，所述外表面复合部具有与钢质内芯表面的第一、二位置分别对应复合在一起的第一、二壁面，钛合金外套还包括连通筋复合部，外表面复合部的第一、二壁面和连通筋复合部铸造成一体结构。本发明提供的钛合金/钢双金属复合件，钛合金和钢的连接结构得以简化，有利于提升生产效率，降低加工成本。

技术领域

本发明涉及双金属复合材料领域，具体涉及一种钛合金/钢双金属复合件及其制备方法。

背景技术

轻量化及高性能已成为新材料发展的一个趋势。随着工业的发展，单一的材料或合金已很难满足现代生产对材料综合性能的需求。双金属复合材料因具备两种金属材料的优良性能，可解决单一材料无法满足的高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温等综合性能问题，近年来正在吸引着越来越多研究者的注意。

钢质材料具有高强度、耐高温、韧性和疲劳强度高等特性，目前仍是许多重要部件的首选材料品种；钛合金材料具有耐蚀性好、耐热性好、轻质等特点，但其熔点较高而且极易与其他合金发生反应生成金属间化合物，导致钛合金与其他合金构成的铸件的脆性大大提升，限制了其在某些领域的应用。

以航空航天领域用某类转子部件为例，其采用钛合金/钢双金属复合形式，为获得高强度、高韧性、轻质、耐高温、耐腐蚀等综合性能，钛合金和钢以铆接方式结合，这种结合方式虽可以保证双金属复合的可靠性，但工件的整体加工过程复杂、效率低且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金/钢双金属复合件，以解决现有双金属复合件的结合方式复杂的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种钛合金/钢双金属复合件的制备方法，以解决铆接方式制备的双金属复合件的加工过程复杂、效率低的问题。

为实现上述目的，本发明的钛合金/钢双金属复合件所采用的技术方案是：

一种钛合金/钢双金属复合件，包括钢质内芯和具有内腔的钛合金外套，钢质内芯具有嵌入钛合金外套的内腔中的内镶嵌部，所述内镶嵌部上开设有连通孔，所述连通孔具有第一、二孔口，所述第一、二孔口分别处于钢质内芯表面的第一、二位置处；所述钛合金外套的内腔的腔壁面包括与内镶嵌部的外表面复合的外表面复合部，所述外表面复合部具有与钢质内芯表面的第一、二位置分别对应复合在一起的第一、二壁面，钛合金外套还包括位于所述连通孔内且与连通孔的孔腔结构相应的连通筋复合部，外表面复合部的第一、二壁面和连通筋复合部铸造成一体结构。

本发明提供的钛合金/钢双金属复合件，钢质内芯的内镶嵌部嵌入钛合金外套内，钛合金外套通过外表面复合部和连通筋复合部与内镶嵌部形成扣合结构，以内镶嵌和扣合复合形式实现钛合金和钢的可靠结合；这种结合方式可利用钛合金的铸造方便实现，钛合金和钢的连接结构得以简化，有利于提升生产效率，降低加工成本。

为进一步简化钛合金与钢的结合形式，方便实际转子部件的铸造，优选的，所述内镶嵌部为内镶嵌板，所述连通孔沿厚度方向贯穿所述内镶嵌板，所述第一、二孔口位于内镶嵌板的前、后表面，所述钛合金外套的内腔具有前、后壁面，所述连通筋复合部前后延伸，连通筋复合部前、后两端从内镶嵌板的前、后表面伸出并与所述钛合金外套的内腔的前、后壁面一体连接。

为进一步提高钛合金与钢的结合强度，优选的，在内镶嵌板的长度方向上间隔开设有多个连通孔组，各连通孔组均包括多个沿内镶嵌板的宽度方向间隔布置的所述连通孔。

本发明的钛合金/钢双金属复合件的制备方法所采用的技术方案是：

一种钛合金/钢双金属复合件的制备方法，包括以下步骤：