[发明专利]一种金属或合金复合体结构及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种金属或合金复合体结构，其特征在于：所述复合体结构包括A层、B层和C层；所述A层采用钛或钛合金材料；而所述C层采用锆或锆合金材料；所述B层是过渡材料与A层和C层熔融形成的过渡层，过渡层位于A层与C层之间，所述过渡材料为铝及其合金、铜及其合金、银及其合金、锡及其合金、镍及其合金、铌及其合金、钒及其合金、钛铝复合材料或锆铝复合材料中的任意一种或几种；B层用于吸收成型冷却过程中因A层与C层热膨胀系数不同而产生的内应力，以减轻形变；所述B层包括B1层、B2层、B3层；其中，

B1层包括由过渡材料与A层材料熔融而成的合金，以及由A层材料、过渡材料、C层材料所形成的合金；

B2层包括由过渡材料与A层材料熔融而成的合金，由A层材料、过渡材料、C层材料所形成的合金，以及由过渡材料与C层材料熔融而成的合金；

B3层包括由A层材料、过渡材料、C层材料所形成的合金，以及由过渡材料与C层熔融而成的合金；

其制备方法包括制备A层及C层；将过渡材料熔覆在A层与C层中的其中一块上，形成熔覆层；将A层与C层中未熔覆过渡材料的另一块叠放在熔覆层表面，得到复合体结构坯件；将复合体结构坯件置于金属包套中进行抽真空处理，然后在进行热压处理；最后去除金属包套，即获得所需形状尺寸的复合体结构。

2.根据权利要求1所述的一种金属或合金复合体结构，其特征在于：所述A层采用钛合金材料制成，所述钛合金材料为Ti₃Al合金、Ti₂AlNb合金、Ti₆Al₄V合金或钛合金复合材料中的任意一种；所述C层采用锆合金材料制成，所述锆合金材料为Zr-2合金、Zr-4合金或Zr-2.5Nb合金中的任意一种；所述过渡材料为铝。

3.如权利要求1或2所述金属或合金复合体结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)先按照需制备的复合体结构的形状及结构设计金属包套，并要求所述金属包套外形尺寸比制件尺寸大0.5～3mm；

(2)将相应的耐高温金属材料分别加工成A层与C层；

(3)将过渡材料熔覆在A层与C层中的其中一块上，形成熔覆层；

(4)将未熔覆过渡材料的另一块叠放在熔覆层表面，得到复合体结构坯件；

(5)将复合体结构坯件置于金属包套中，并对金属包套进行密封；

(6)将密封后的金属包套进行加热，同时在加热过程中进行抽真空处理；

(7)将抽真空处理后的金属包套放置于热等静压机中，进行热等静压处理；或者是放置于电磁感应加热器中，进行电磁感应加热处理，同时通过双向或单向压力机加压；将熔覆层与A层和C层熔合为一体，形成B层；

(8)将热等静压处理后的金属包套从热等静压机中取出，冷却至室温后，去除金属包套，即获得所需形状尺寸的复合体结构。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述熔覆层是采用激光熔覆的方式，将过渡材料粉末熔覆在A层或C层上后形成；所述激光熔覆具体工艺过程是在过渡材料粉末落到在A层或C层过程中，利用激光将过渡材料粉末进行熔融后，使熔融后的过渡材料粉末熔覆于A层或C层上，形成熔覆层。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述过渡材料粉末的粒度控制在200μm以内， B层厚度为1～100μm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述激光熔覆过程中,具体的激光熔覆工艺参数为：激光功率为：6～8KW，扫描速度为：800～900mm/min，保护气体为：氩气，送粉速度：1～2g/s。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述复合体结构坯件在装入金属包套前，先利用预制模具进行装夹定形后，再将装夹有复合体结构坯件的预制模具放入金属包套内。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在所述金属包套内设有脱模剂。