[发明专利]SiCp/Al复合材料电子束辅助热挤压扩散连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及SiCp/Al复合材料电子束辅助热源扩散焊接方法，属于固相焊接领域。

背景技术

SiCp/Al复合材料是一种优良的结构材料，具有较高的比强度、比刚度和比模量，以及其尺寸稳定性好、抗振、不老化等众多优点，在航空、航天、汽车、电子等领域具有非常重要的应用价值。对比来说，颗粒增强材料具有成本低廉、制备工艺简单等优点，有潜力实现工业化大批量生产，因而成为当前铝基复合材料的研究重点。若能成功实现SiCp/Al复合材料与同种或异种材料(如钛，铝等金属)间的连接，在航空、航天、汽车、电子等领域必将拥有广阔的应用前景。

但是，由于铝基复合材料的增强相与基体之间的物化性能差异很大，熔焊时焊缝成形较差，且在高温下容易发生界面反应。因而，尽快解决铝基复合材料的焊接性问题是实现其应用价值的关键。目前国内外解决这一问题的合理方法尚未见报道。

发明内容

本发明是要解决某些材料传统熔化焊接时产生的金属烧损严重、界面反应等问题，而提供了SiCp/Al复合材料电子束辅助热挤压扩散连接方法。

SiCp/Al复合材料电子束辅助热挤压扩散连接方法按以下步骤实现：

一、对待焊接的两块SiCp/Al复合材料母材进行预处理；

二、将两块SiCp/Al复合材料母材放入焊接夹具中，调整两块SiCp/Al复合材料母材的相对位置，在接触面上施加1～5MPa接触压力；其中，所述两块SiCp/Al复合材料母材的相对位置为两块SiCp/Al复合材料母材的对接面的错边为0～0.2mm，并且对接面之间的缝隙0～0.1mm；

三、将固定的两块SiCp/Al复合材料母材放入真空室内，然后抽真空至真空度为5×10^-4Pa～5×10^-2Pa；

四、然后将焊接电子束流采用上散焦模式打到两块SiCp/Al复合材料母材的对接面处进行加圆形扫描焊接，此为第一次焊接；其中，所述焊接电子束流加速电压为50～60kV，聚焦电流为2000～2600mA，焊接电子束流为4mA～10mA，焊接速度为3mm/s～5mm/s；

五、完成第一次焊接后，电子束调转方向，进行第二次焊接；其中，所述第二次焊接时焊接电子束流加速电压为50～60kV，聚焦电流为2000～2600mA，电子束流为4mA～10mA，焊接速度为3mm/s～5mm/s；

六、焊接后真空室冷却8min～12min，即完成了SiCp/Al复合材料电子束辅助热挤压扩散连接。

发明效果：

采用常规的电子束焊接方法对SiCp/Al复合材料进行焊接焊缝成形很差，界面反应明显，接头强度较低。本发明与常规焊接方法不同之处在于采用特殊焊接夹具固定母材，并对母材接触面施加压力，同时利用复合焊接的方法，以散焦电子束作为加热热源对SiCp/Al复合材料进行电子束辅助热挤压扩散连接。一方面可以使SiCp/Al复合材料焊缝形成良好的扩散冶金结合，接头没有铝基体烧损产生的凹槽，焊缝成形好；另一方面能够减弱或消除界面反应，获得连续分布的焊缝组织，避免了脆性相的生成和初生硅长大，从而可将接头抗拉强度提高。

附图说明

图1是试验1中的焊接夹具的结构示意图；

图2是试验1中的焊接夹具外壳示意图；

图3是试验1中的焊接夹具中的垂直固定杆示意图；

图4是试验1中的焊接夹具中底部垫板示意图；

图5是试验1中的焊接夹具中滑动前挡板示意图；

图6是试验1中的焊接夹具中滑动后挡板示意图；

图7是试验1中焊接夹具使用示意图；

图8是试验1中的焊件宏观形貌图；

图9是试验1中的接头微观形貌图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的SiCp/Al复合材料电子束辅助热挤压扩散连接方法按以下步骤实现：

一、对待焊接的两块SiCp/Al复合材料母材进行预处理；

二、将两块SiCp/Al复合材料母材放入焊接夹具中，调整两块SiCp/Al复合材料母材的相对位置，在接触面上施加1～5MPa接触压力；其中，所述两块SiCp/Al复合材料母材的相对位置为两块SiCp/Al复合材料母材的对接面的错边为0～0.2mm，并且对接面之间的缝隙0～0.1mm；

三、将固定的两块SiCp/Al复合材料母材放入真空室内，然后抽真空至真空度为5×10^-4Pa～5×10^-2Pa；