[发明专利]一种增材制造不锈钢-镁互锁双金属复杂形状零件的方法

说明书

本发明提供了一种增材制造不锈钢‑镁互锁双金属复杂形状零件的方法，其操作过程如下：通过选区激光熔化成型工艺制造内腔表面有树枝状凸起的不锈钢复杂薄壳腔体；将熔融的含铝的镁合金，通过预留孔注入处于高温状态的不锈钢复杂薄壳腔体内；将处于高温状态的不锈钢‑镁复杂零件进行振动处理，以使熔融镁合金充分填充不锈钢腔体；在零件冷却过程中继续施加振动处理，预防缩孔等缺陷的产生；最后，使用氩弧焊工艺将预留孔完全封堵。本发明可以制造形状复杂的不锈钢‑镁双金属零件，不锈钢腔体与镁合金基体之间既有可靠的机械互锁，又在铝元素的帮助下有良好的冶金结合。

技术领域

本发明涉及一种新型金属零件制备方法，具体是一种不锈钢-镁双金属零件制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

镁合金是常用金属结构材料中密度最低的金属材料，具有密度小、比强度高、减震等优点。但镁的耐蚀性较差，在潮湿环境、雨水、海水等腐蚀环境下会被迅速腐蚀，从而极大的限制了镁合金零件的广泛使用。

为了提高镁合金零件的耐蚀性，人们提出了电镀、化学镀、热喷涂等方法在镁合金零件表面增加一层保护材料，但通过这些方法制备的涂层与基体之间结合力差，容易脱落开裂。

中国专利CN 106825898 A提出了通过爆炸焊方法制备不锈钢-镁复合金属板，但这种方法只适用于平板，对于复杂形状的零件并不适用，此外爆炸焊对制备场地有特殊要求，实现难度较大。中国专利CN103551383提出了通过轧制的方法制备不锈钢-镁复合金属板，同样这种方法也只适用于平板，对于复杂形状的零件不适用。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术的不足，通过选区激光熔化成型工艺制造内腔表面有树枝状凸起的不锈钢复杂薄壳腔体，之后将熔融的液态镁合金注入不锈钢腔体，冷却凝固之后形成表面为不锈钢内部为镁合金的复杂形状不锈钢-镁互锁双金属零件。该方法具有可以制造复杂形状不锈钢-镁双金属零件和不锈钢-镁结合力强的优点。具体方案如下：

一种增材制造不锈钢-镁互锁双金属复杂形状零件的方法，包括如下步骤：

S1、采用选区激光熔化成型工艺制造内腔表面有树枝状凸起的不锈钢复杂形状腔体零件，树枝状凸起的树枝枝干与主干之间的夹角为50°-70°之间，且树枝主干的直径为不锈钢复杂形状腔体零件厚度的0.5-2倍之间；

S2、加热熔化纯镁，并向熔融纯镁中加入质量分数为0.5％-10％的纯铝颗粒；

S3：将步骤S1中制备的不锈钢复杂形状腔体零件放置在沙箱中，并将沙箱整体加热到550℃-700℃之间；

S4：将步骤S2制备的熔融镁合金，通过不锈钢复杂形状腔体零件上的预留孔注入腔体内；

S5：将沙箱整体放置在振动台上进行振动处理；

S6：将沙箱放置在空气中自然冷却，冷却过程中继续施加振动处理；

S7：将冷却至室温的不锈钢-镁复合零件从沙箱中取出并清理干净；

S8：通过氩弧焊补焊方法使用与不锈钢复杂形状腔体相同材质的焊丝将预留孔完全封堵。

进一步的，在步骤S2中，在熔融纯镁中还加入质量分数为0.3-7％的纯锌颗粒和质量分数为0.3-1.5％的纯锰颗粒。

进一步的，在步骤S5中，振动处理为3-10分钟且振动频率为30-9000赫兹。

进一步的，步骤S6中，振动处理为10-30分钟且振动频率为30-9000赫兹

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)可以制造形状复杂的不锈钢-镁双金属零件；

(2)在不锈钢内腔表面树枝状凸起的作用下，不锈钢腔体与镁基体互锁牢固，结合紧密；