[发明专利]一种铝合金扩散连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金连接技术，具体的讲是一种铝合金扩散连接方法。

背景技术

扩散连接技术是一种利用原子扩散实现连接的先进固相连接技术。这种技术一股是在一定的温度和压力下，经过保压一段时间后，使材料两对接面的原子相互扩散，最终实现接头的冶金结合。扩散连接技术具有接头质量好、焊接精度高、可实现内部及多点或大面积构件的连接、可连接其他焊接方法难以焊接的材料等优点，而且与超塑成形技术相结合，可以成形制造结构复杂的多层空心结构，因而在航空航天领域得到了广泛的研究与应用。

铝合金具有密度低、比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能较高等优点，成为飞机结构的理想材料。然而铝合金的扩散连接技术至今仍未得到很好的解决，原因是铝合金表面在室温下极易形成一层致密稳定的氧化膜，且在扩散连接过程中该氧化膜既不分解也不溶解于基体，严重阻碍铝原子的相互扩散。为此，铝合金扩散连接的研究已成为学术界研究热点之一，国内外很多学者和研究人员都对此进行了大量研究和探索。

目前，实现铝合金扩散连接的方法主要有：真空环境、惰性气体保护、添加中间层、大的形变量。

真空环境扩散连接是最常用的方法。真空环境在扩散连接过程中可以有效防止铝合金表面的氧化。但在前期的表面处理阶段，铝合金表面都不可避免的会接触空气，因此该方法并不能完全避免铝合金表面的氧化。为了提供真空环境，通常需要真空泵、扩散泵等辅助设备，而且对扩散连接设备的密封也提出了更高的要求，因此成本也会增加很多。

惰性气体保护也可以有效防止铝合金表面的氧化，可以达到和真空环境同样的效果。但同样在前期的表面处理过程中，铝合金都不可避免的会接触空气，因此该方法对防止铝合金表面氧化的作用也是有限的。

添加中间层也是扩散连接工艺常用的方法。常用作中间层的金属元素有铜、镍、锌、镁等。这些中间层材料的加入通常会在界面处形成新的相或者与母材发生反应生成脆性金属间化合物，大大降低了连接接头的剪切强度，因此这种方法也有很大局限性。

大的形变量也是解决铝合金扩散连接的有效方法，比如轧制，甚至不需要真空环境或气体保护，就能达到很高的焊合率和很好的焊接质量。但这种方法只适合整体扩散连接，不适合多层结构等需要的局部扩散连接，而且这种方法的变形量一股都很大，所以其应用范围也很有限。

发明内容

为解决现有技术中铝合金的扩散连接方法的局限性，使得铝合金扩散连接工业生产中得以推广应用，本发明实施例提供了一种铝合金扩散连接方法，方法包括：

根据预设的表面平整度、清洁度和粗糙度要求对两块铝合金试样待连接的表面进行预处理；

将所述两块铝合金试样预处理过的两表面相对叠合在一起，并在所述两块铝合金试样之间夹入一支撑框并形成一空间；

对所述铝合金试样进行抽真空处理，将所述空间处理为真空状态并达到预设真空度要求；

以预设的升温速度将所述的抽真空处理后的铝合金试样加热至预设温度；

利用磁脉冲电源对磁体放电向所述加热后的铝合金试样施加脉冲电磁力，实现所述铝合金试样的机械连接；

对连接后的铝合金试样进行热处理，实现所述铝合金试样冶金结合。

本发明利用脉冲强磁场所产生的巨大脉冲电磁力，使铝合金发生剧烈碰撞，使铝合金试样发生初步机械连接，有效破坏铝合金表面的氧化膜，然后在后期加热处理中，通过原子的扩散，实现铝合金的冶金结合。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种铝合金扩散连接方法的流程图；

图2为本发明实施例中试样封装示意图；

图3为封装试样的俯视图；

图4为本发明实施例中试样封装示意图；

图5为封装试样的俯视图；

图6为试样加热装置示意图；

图7为自阻加热装置示意图；

图8为试验结果图。

具体实施方式