[发明专利]用于异种材料连接的搅拌摩擦扩散焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于异种材料连接的搅拌摩擦扩散焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

新材料的发展，使得异种材料的复合结构在航天、航空以及汽车等工业领域具有非常大的应用前景。近年来，在异种材料的应用中，经常遇到这些材料本身或其与其他材料的连接问题，一些新材料，如陶瓷、复合材料、金属间化合物、非晶态材料、单晶合金等可焊接性较差，采用传统的熔焊技术往往无法焊接或焊接后接头的力学性能较差。

目前，扩散焊已经成为异种材料焊接的主要方法。扩散焊是在一定温度和压力下将两种待焊物质的焊接表面相互接触，通过微观塑性变形或通过焊接面产生微量液相而扩大待焊表面的物理接触，从而使原子间不断扩散并相互渗透，进而实现冶金结合的一种焊接方法。相比于熔焊来说，扩散焊的接合区域无凝固组织、不生成气孔、宏观裂纹等缺陷。但是，扩散焊是在材料的原子水平上实现焊接，焊接过程中需要持续的高温和压力作用，为了满足高温和压力需要，现有扩散焊一般都需要另行加装固定设备来提供恒温热源，这无疑增大了焊接成本；另外，由于扩散焊在整个连接界面都需要实现原子扩散，而固定设备在焊接过程中提供的热源一般不进行移动，这无疑使得扩散焊连接界面的尺寸容易受到设备的限制；同样的，由于受到固定设备的限制，扩散焊接对焊接场地及空间提出了更高的要求。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有扩散焊接技术的成本高、易于受到接头尺寸以及焊接场地等环境限制的缺陷，从而提供一种搅拌摩擦扩散焊接方法。

为此，本发明提供一种用于异种材料连接的搅拌摩擦扩散焊接方法，至少

包括以下步骤：

A. 制作由异种材料拼合的待焊接头；

B. 在所述待焊接头的接合区域添加中间层物质；

C.将搅拌头旋转插入所述待焊接头，与所述待焊接头进行摩擦生热，保温

一段时间，待中间层物质成液相状态时，沿着焊缝移动所述搅拌头，进行下一区域的搅拌摩擦，逐步完成搅拌摩擦扩散焊接

在所述步骤C中，在所述焊缝加热部位的后侧加装可移动的热源，用于

对经过所述搅拌头搅拌的摩擦区域进行保温。

所述可移动的热源距离所述焊缝的加热部位的后侧3-15mm。

在所述步骤B中，添加的所述中间层物质的的厚度为100-200μm。

在所述步骤B中，所述中间层物质采用垫片、粉末或者表面镀膜中的任一

种形式添加。

在所述步骤A中制作的所述待焊接头为搭接接头。

在所述步骤A中的所述待焊接头为搭接接头时，所述搅拌头的轴肩尺寸d

不小于所述中间层物质的宽度。

在所述步骤A中，所述搭接接头的形成过程为：先在待焊接的一种材料的待焊界面上形成水平倾斜角为θ的水平搭接界面，再在待焊接的另一种材料的待焊界面上形成其水平倾斜角与θ互为补角的水平搭接界面，然后将两个水平搭接界面拼合形成水平搭接接头。

将所述水平倾斜角θ、搅拌头的轴肩直径d以及所述待焊接头的厚度a

的关系设置为：                                                            。

在所述步骤A中还包括分别在所述水平搭接界面上设置高度为h的竖直搭接界面的步骤，所述竖直搭接接面位于所述斜面的上部或者下部，将所述高度h、所述水平倾斜角θ、所述搅拌头的轴肩直径d以及所述待焊接头的厚度a的关系设置为：                。

本发明提供的用于异种材料连接的搅拌摩擦扩散焊接方法，具有以下优点：