[发明专利]混合部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成混合部件的方法，该混合部件包括至少两个金属部分，所述至少两个金属部分优选地具有基本上不同的材料性质。本发明还涉及一种如此形成的混合部件。

背景技术

当前以多种方式实现金属部件之间的接合，每种方式均具有其自身的局限性。

使用紧固件是普通的但是导致由于需要螺栓连接凸缘而增加部件的重量。被钻出以能够进行螺栓连接的孔也会造成应力集中，这些孔会充当裂纹发生部位。同样地，被紧固的接头也不太适合许多航天应用。

接合不同的金属材料的常见方法是通过焊接或铜焊。然而，这些工艺具有其自身的局限性。仅能对某些材料和材料组合执行焊接，并且焊接工艺会引入局部热影响区，局部热影响区可能是脆弱的并且可能不利地影响疲劳性能。

金属部分之间的粘合结合是可能的。然而，它们在剥离和张力上的弱点使得它们在其用于传统航天结构内的适用性受限。粘合剂也趋向于对湿度和高温敏感，使得它们不适合于许多应用。

WO2008/110835A1描述了一种方法，通过该方法借助附加的制造工艺在金属部件的结合表面上以一系列层“生成”表面突起。一对具有互补的表面突起的金属部件可以被放在一起并且利用一薄层粘合剂接合。这些互补的突起提高了接合部的表面积。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种形成包括至少两个金属部分的混合部件的方法，该方法包括：通过在第一金属部分的界面连接面上形成至少一个肉眼可见的界面连接特征部来制备该第一金属部分；将所述第一部分定位在模具中；将金属粉末引入所述模具中并且围绕所述界面连接特征部；以及通过热等静压(HIP)工艺使所述金属粉末固结以形成第二金属部分，该第二金属部分包封所述界面连接特征部以提供所述部件的所述第一部分和所述第二部分之间的机械连接。

本发明的另一方面提供一种包括至少两个金属部分的混合部件，其中，所述第一金属部分具有形成在该部分的界面连接面上的至少一个肉眼可见的界面连接特征部，并且所述第二金属部分已通过借助热等静压工艺使金属粉末围绕所述界面连接特征部固结而形成，以提供所述部件的所述第一部分和所述第二部分之间的机械连接。

本发明有利之处在于，混合部件可以由至少两个金属部分形成。这样，所述第一金属部分和所述第二金属部分可以由为不同目的而最优化的材料形成。例如，可以使所述第一部分的材料最优化以用于接合到复合材料，而所述第二金属部分可以由相对不太昂贵的材料形成。所述HIP工艺通常在超过大约100MPa的高压下进行。由于所用的高压，因此即使当所述界面连接特征部具有复杂形状时，围绕所述界面连接特征部使所述金属粉末固结也能产生几乎没有孔隙或缺陷的十分致密的混合部件。在与诸如铸造或金属注射成型之类的其它成形工艺相比时，这特别有益，所述其它成形工艺会围绕所述界面连接特征部产生一些局部缺陷并且由于这些工艺而会在部件中存在一些内在孔隙。事实上，其中第二部分已经通过铸造形成的混合部件常常在制造之后经受HIP工艺从而闭合由铸造工艺引起的气孔。因此。本发明的形成混合部件的方法有利的是，所述部件能以较少的步骤形成。

所述界面连接特征部是肉眼可见的。也就是说，它们通常具有至少1mm的尺寸。它们不仅仅是纯粹的表面粗糙度而是形成所述第一部分和所述第二部分之间的积极的机械连接。优选地，所述界面连接特征部具有至少5mm的尺寸。

在所述界面连接面上可以以一系列层生成所述界面连接特征部，通过将能量和/或材料导向所述界面连接面使每一层生长。可以采用的适当的附加的制造技术是粉末床工艺(powder bed process)或粉末供给工艺。另选地，所述界面连接特征部可以通过机械加工形成。所述界面连接特征部可以是从所述界面连接面伸出的突起的阵列。另选地，所述界面连接特征部可以是具有多个分枝的树状突起。然而更进一步，所述界面连接特征部可以是所述界面连接面中的一系列凹部或凹槽或者它们的阵列。

具有所述界面连接特征部的所述第一部分可以被固定在所述模具中，并且所述金属粉末可以作为易流动材料被引入以充填所述模具并且包围所述界面连接特征部。

所述混合部件可以是托架部件，该托架部件包括托架主体(所述第二部分)和界面连接带(所述第一部分)。

当围绕所述第一部分的所述界面连接特征部形成所述第二部分时，为了使所述第一部分的所述界面连接特征部保持它们的完整性，所述第一部分的材料的熔点优选地比所述第二部分的材料高。所述第一部分的材料的杨氏模数、耐蚀性或者韧性中的至少一个可以比所述第二部分的材料高。