[发明专利]一种复杂形状铝青铜与不锈钢的连接方法

说明书

技术领域

本发明属于异质材料连接技术领域，具体涉及一种复杂形状铝青铜与不锈钢的连接方法。

背景技术

铝青铜因其较高的强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性能，是制造业中作为结构材料最值得关注的铜合金，被广泛用于制造各种高载荷耐磨零部件。但是，在提高铝青铜合金强度、硬度及耐磨性的同时，不可避免降低其延伸率、塑形及冲击韧性等性能。因此，作为工程结构件在高强度、高抗疲劳环境下使用时受到了很大的限制。不锈钢除了具有优良的耐腐蚀性能外，还具有比较高的强度、良好的塑形和韧性等优点，适用于机械工业、航空、航海等领域的高载荷零部件。如果能够将铝青铜与不锈钢两种异质材料连接在一起，制备成一种综合性能优异的铝青铜-不锈钢双金属复合材料，将会协同发挥这两种材料各自优异的性能，实现结构与功能一体化。其作为高强度减磨、耐磨及耐腐蚀材料在国防、军工、航空及航海领域有广阔的应用前景。

然而，由于这两种材料物理性能差异较大，而且对于复杂形状工件，使用常规焊接的方法难以实现，且存在界面缺陷不可控、界面结合力低等问题；使用异形件常用的熔铸法连接时，由于液态的铝青铜高温作用容易使结合界面附近的不锈钢晶粒长大，降低结合区附近不锈钢的强度等，严重影响其作为结构件的正常使用。因此，需要寻找新的适合复杂形状铝青铜与不锈钢异质材料的连接方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种复杂形状铝青铜与不锈钢的连接方法，解决了现有技术无法实现复杂形状双金属材料连接或者连接后结合区附近及整体材料强度降低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种复杂形状铝青铜与不锈钢的连接方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，对铝青铜试样和不锈钢试样进行清洗；

步骤2，将步骤1清洗后的铝青铜试样放置在不锈钢试样上，将铝青铜试样加热至熔融态，然后施加压应力，使熔融态铝青铜试样与不锈钢试样在压应力的作用下连接，即得到复杂形状铝青铜-不锈钢双金属复合材料。

本发明特点还在于，

步骤1铝青铜试样的清洗为超声清洗，具体为：先用柔和的布或者纸将铝青铜表面油污擦干净，之后浸泡在酒精试剂中进行超声波振荡10～30min，除去残余的油污。

步骤1不锈钢试样的清洗具体为：常温下，将不锈钢试样在30％的盐酸溶液中浸泡30～120min，然后在20％的NaOH溶液中中和表面残留的酸1～5min，用蒸馏水对其表面进行冲洗。

步骤2中熔融态铝青铜试样与不锈钢试样在压应力的作用下连接，具体为：在真空热压炉内，将铝青铜试样放置在不锈钢试样上，抽真空，对铝青铜试样进行加热，待温度达到920～1020℃时，施加3～9MPa的压力，保温30～60min后，随炉冷却。

加热升温速度为10～20℃/min。

抽真空后，真空热压炉内真空度为1.0×10^-2～9.0×10^-2Pa。

本发明的有益效果是，本发明一种复杂形状铝青铜与不锈钢的连接方法，通过连接温度控制在920～1020℃范围内保证铝青铜处于熔融态，熔融态的铝青铜可实现复杂形状的连接；同时低温连接，不锈钢的强度得到了保证，且降低了连接成本；压应力作用直到合金完全凝固后去除，可防止熔融态铝青铜凝固过程中产生热应力，同时避免了合金成分偏析；最终形成的复杂形状铝青铜-不锈钢双金属复合材料除了具有铝青铜和不锈钢各自优越的性能之外，同时还具有较高的界面结合强度，且界面结合区附近材料性能优异。

附图说明

图1是实施例1中所采用的铝青铜试样的形状示意图；

图2是实施例1中所采用的不锈钢试样的形状示意图。

图中，1.铝青铜试样，2.不锈钢试样。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种复杂形状铝青铜与不锈钢的连接方法，将超声清洗后的铝青铜放置于酸洗过的不锈钢试样块之上，随后将铝青铜加热至熔融态，在压应力作用下与不锈钢进行连接，即得到复杂形状铝青铜-不锈钢双金属复合材料。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，常温下，将不锈钢在30％的盐酸溶液中浸泡30～120min，然后在20％的NaOH溶液中中和表面残留的酸1～5min，用蒸馏水对其表面进行冲洗；

步骤2，先用柔和的布或者纸将铝青铜表面油污擦干净，之后浸泡在酒精试剂中进行超声波振荡10～30min，除去残余的油污；