[发明专利]一种搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头及制备方法

权利要求书

1.一种搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头，其特征在于，按照质量百分比计，所述搅拌头为由72%~78%CBN粉、余量为AlN粉及TiB₂粉所制成的复合材料，且该CBN粉包含粒度为15~25μm的CBN粉和粒度为4~8μm的CBN粉，所述AlN 粉及 TiB₂粉的粒度为0.8~1.2um。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头，其特征在于：所述CBN粉的含量为75%。

3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头，其特征在于：所述AlN粉及TiB₂粉的粒度为1um。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头，其特征在于：包括有呈圆台状的搅拌体(1)及用来与夹持结构相连接的支撑体(2)，所述搅拌体(1)位于所述支撑体(2)的顶面邻近中心的位置上，所述支撑体(2)的顶面在位于所述搅拌体(1)的外围具有呈环状的轴肩部(21)，所述轴肩部(21)的上端面具有渐开线式螺旋槽(211)。

5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头，其特征在于：所述支撑体(2)的顶面上具有两个沿径向内外间隔布置的凹槽(22)，所述轴肩部(21)位于两个所述凹槽(22)之间。

6.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头，其特征在于：所述搅拌体(1)的顶端面的直径d1为2~4mm，所述搅拌体(1)的底面直径d2为10~14mm，且该搅拌体(1)的高度h为4~7mm，所述支撑体(2)呈倒置的圆台形，所述支撑体(2)的纵截面为梯形，所述支撑体(2)的高度H为10~20mm，所述支撑体(2)的下表面的直径D为22~26mm。

7.一种权利要求2至6中任一项权利要求所述的搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

（1）搅拌头复合材料成分选择

按照上述粒度要求和含量，选取CBN粉、AlN粉及 TiB₂粉；

（2）净化处理

将步骤（1）中的粉体表面进行净化处理，先将CBN粉末放入NaOH溶液中，并进行蒸煮至煮沸，然后用蒸馏水进行清洗，反复蒸煮清洗后，进行烘干；

（3）还原处理

（4）烧结

选用焙烧后的叶腊石作为传压介质；将步骤（3）处理后的粉体放入模具中，进行烧结。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，压力为4~4.5GPa ，烧结温度T为1600~1750℃，保温时间为3~15min。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：当压力达到4~4.5GPa 后逐渐加热至烧结温度T。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌头的密度为3.44g/cm³，硬度为3500HV。