[发明专利]采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法

权利要求书

1、采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于该方法的步骤如下：

步骤一、首先对合金柱(1)表面进行预处理，将合金柱(1)先镀、注入或热浸一层铝，使合金柱(1)表面形成金属间化合物层；

步骤二、将钎料池(2)中的钎料加热至400～500℃，将经表面进行预处理的合金柱(1)放入钎料池(2)中，采用超声波频率为20～100kHz、振幅为5～30μm的超声装置(7)，施加超声波振动的时间为5～60s，使合金柱(1)表面涂覆一层钎料；

步骤三、将步骤二涂有钎料层的合金柱(1)表面进行机械加工，使钎料层的厚度控制在50～200μm；

步骤四、将已加工带有孔(5)的铝基复合材料(4)预热至150～250℃；

步骤五、将铝基复合材料(4)上加工好的孔(5)用火焰加热并使温度控制在400～500℃，铝基复合材料(4)的底部用钢板(6)垫封，将液态钎料(3)注入孔(5)中，施加超声波振动5～60s，撤掉钢板使液态钎料(3)流出，撤掉火焰，降温至预热温度，在铝基复合材料(4)的孔(5)的壁上涂覆一钎料层(3-1)；

步骤六、将步骤二表面涂有钎料的合金柱(1)放入铝基复合材料(4)的孔(5)中，合金柱(1)与铝基复合材料(4)孔壁之间的间隙为50～300μm，并在合金柱(1)与铝基复合材料(4)相邻的上平面间隙处放置钎料环(8)，将孔(5)内壁涂好钎料的铝基复合材料(4)预热至150～250℃，用火焰对施加塞焊的孔(5)壁加热，加热温度控制在400～500℃，钎料环(8)熔化后向其施加超声波振动，使液态钎料在超声波振动的作用下渗入铝基复合材料(4)孔壁与合金柱(1)之间的间隙内，将间隙填满，超声波振动时间为2～10s，撤掉火焰，降温至室温，即完成焊接。

2、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于步骤二中合金柱(1)表面涂覆钎料的另一种方式是采用钎料棒将先在合金柱(1)上涂钎料并同时施加超声波振动，涂钎料与加超声波振动同步进行，完成合金柱(1)表面涂覆钎料(3)。

3、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于合金柱(1)采用钛合金、铝合金或钢质材料。

4、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于步骤二中钎料池(2)中的钎料加热至420℃。

5、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于步骤二中超声装置(7)的超声波频率为20kHz、振幅为20μm，超声波振动20s。

6、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于对步骤三中涂好钎料层的合金柱(1)进行机械加工，钎料层的厚度为100μm。

7、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于对步骤四中已加工带有孔(5)的铝基复合材料(4)预热至200℃。

8、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于对步骤五中的铝基复合材料(4)上的孔(5)用火焰加热并使温度控制在450℃，超声波振动25s。

9、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于步骤六中合金柱(1)与铝基复合材料(4)孔壁之间的间隙为200μm，将孔(5)壁涂好钎料的铝基复合材料(4)预热至200℃，用火焰对施加塞焊的孔(5)壁加热，加热温度控制在420℃，超声波振动3s。

10、根据权利要求1所述的采用超声波振动进行多孔结构铝基复合材料塞焊的方法，其特征在于对焊后焊缝处凸出的钎料采用机械加工的方法去除，表面粗糙度为1.6～12.8μm。