[发明专利]一种铁铝基金属间化合物微孔材料的焊接方法及其焊接件

说明书

本发明公开一种Fe‑Al金属间化合物微孔材料的焊接方法及其焊接件，本发明涉及焊接技术领域。针对现有技术中Fe‑Al微孔材料与致密不锈钢之间的焊接具有很大难度的问题，本发明Fe‑Al金属间化合物微孔材料的焊接方法包括以下步骤：开启熔化焊焊机的“枪气”并开启保护罩内的焊接保护气体；调节熔化焊过程中焊机的焊接参数以及保护罩内的焊接保护气体的参数；启动焊机并使用焊丝作为焊接填充料进行Fe‑Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢的焊接；以及当完成焊接之后，进行冷却。通过实施本发明的焊接方法，焊接的Fe‑Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢结合牢固且稳定性高，焊缝饱满均匀，无咬边、表面裂纹、缺肉等缺陷。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种铁铝基(下文简称Fe-Al)金属间化合物微孔材料的焊接领域，更具体涉及一种Fe-Al金属间化合物微孔材料与致密不锈钢(即实体不锈钢)的焊接领域。

背景技术

Fe-Al金属间化合物(例如Fe₃Al，FeAl，FeAl₂，Fe₂Al₅，FeAl₃等)是一种介于金属与陶瓷之间的低密度材料，也被称为“半陶瓷”，它既具有金属材料的延展性好、强度高、加工性能好、抗热震性高、可焊接等优点，还具有陶瓷材料的热稳定性好、抗氧化和耐腐蚀性能高、耐磨性能好等特性，特别适用于用于高温、高压及腐蚀环境下的精密过滤与气固分离等。因此，随着高温除尘应用领域不断拓展，Fe-Al金属间化合物作为微孔功能材料受到广泛重视和研究。

现有实验研究结果表明，Fe-Al金属间化合物的焊接性较差，这也是制约Fe-Al金属间化合物作为工程材料应用的主要问题之一。在熔焊中的主要问题是冷裂纹和热裂纹。针对冷裂纹和热裂纹的问题，目前采取的主要措施是减少焊接熔池中扩散氢的来源，强化熔池保护，削弱接头区在焊接过程中的拘束应力(热应力)和焊后残余应力，优化焊缝金属成分和组织性能等。

刘亮知等人在“Fe-Al合金氩弧焊工艺和接头性能研究”(请参见《机械科学与技术》，1996，Vo l.15，No.4)中采用氩弧焊对Fe-14Al-10Mn-Cr板材进行了焊接试验研究，焊接填充材料为φ2mm的1Cr18Ni9Ti，坡口型式为Y型1.5×45°，试样间隙为2.0～2.5mm，Ar气流量为10L/min。试验结果表明：相比没有焊前热处理，焊前进行较高温度(400℃)的预热处理，能够提高焊接过程中焊件的塑性，并减小因焊件上温度不均匀引起的焊接应力，从而降低了FeAl焊接时的热裂纹倾向，而焊后立即进行较高温度(400℃)的热处理能有效去除焊件中的残余应力，从而防止焊后冷却和放置过程中焊件中微裂纹的扩展和冷裂纹的产生。焊接接头拉伸强度能达到母材强度80％以上。

O.Torun等人在“Diffusion bonding of iron aluminide Fe₇₂Al₂₈ using apure iron interlayer”(请参见《Intermetallics》，Volume 13，Issue 8，August 2005,Pages801-804)中采用扩散焊，在3.2MPa的压力作用下，自体焊接Fe₇₂Al₂₈合金，经1100℃保温4h，获得了较为优良的焊接接头，焊后抗拉强度可达396MPa，为母体抗拉强度的86％。试验认为，要获得结合性能良好的接头，唯有采用高温、高压、长时间的特定工艺参数。才可以得到较为理想的接头。但如此苛刻的焊接条件不仅成本高、效率低，而且在结构稍复杂的构件上就难以实现，因此不宜在工程上推广使用。