[发明专利]一种铝-镁异种金属薄板对接方法及专用型材结构

说明书

一种铝‑镁异种金属薄板对接方法及专用型材结构，其特征在于：采用高强钢或钛合金挤压成“工”字形型材，在型材上、下两侧加工出便于铆接的对称圆形通孔。将厚度为1‑5mm的铝板与镁板分别放入“工”字形型材两侧的间隙中，通过搅拌摩擦点焊方式将与“工”字形型材同种材质且带有螺纹结构的铆钉挤入通孔中，形成冶金结合的自封闭结构。通过“工”字形型材传递载荷，实现高强度对接方式连接。铆接前可选择在“工”字形型材内侧涂抹金属胶结剂以增强连接效果。

技术领域：

本发明涉及金属材料，特别提供了一种铝-镁异种金属薄板对接方法及专用型材结构，适用于厚度1-5mm的铝、镁异种金属板材的对接方式连接。

背景技术：

铝合金与镁合金是工业上应用广泛的两种轻质合金材料，在汽车以及航空航天等领域备受关注。随着两种轻金属材料应用的不断深入发展，不可避免地涉及到二者之间的连接问题。

异种金属连接是加工制造复合结构的关键技术之一，在装备制造领域应用广泛，但异种金属的焊接较同种金属更加复杂与困难。一方面，不同金属材料之间相互作用机制复杂，必然导致焊接过程冶金上的困难；另一方面，物理性能的差异又会带来连接特别是焊接工艺上的障碍。因此，虽然异种金属连接技术需求大，但其连接工艺相比于同种金属更加复杂与困难。

焊接是最常用的金属材料连接方法，包括熔化焊与固相焊，可用于对接、搭接与点焊等形式。

目前针对镁-铝异质金属连接的熔化焊技术包括钨极氩弧焊、活性极气体保护焊、电子束焊、激光焊、激光+电弧复合焊接等工艺。但是研究均发现，当采用传统的熔焊方法进行镁、铝异质金属之间的焊接时，在接头中极易产生热裂纹、气孔、夹杂、合金元素烧损和焊缝区软化等问题，特别是在接头中的界面处极易形成大量的Mg-Al系脆性金属间化合物相，严重恶化了接头的力学性能。

采用固相焊接方法时，如搅拌摩擦焊，尽管焊接温度比熔化焊大幅降低，但在界面区域仍然存在连续的金属间化合物。搅拌摩擦焊点是在搅拌摩擦线焊基础上发展起来的点焊技术，目前搅拌摩擦点焊主要是采用非自耗式焊接工具(由轴肩与搅拌针组成)，焊接过程由焊接工具的插入、保压、拔出三个阶段组成，通过搅拌针周围材料的流动、混合实现材料的冶金结合。焊后会由于搅拌针的拔出而留下一个匙孔。目前，采用带有添加层的搅拌摩擦点焊技术可降低异种金属反应程度，接头强度有所改善，但仍处于研究阶段。

爆炸焊时间短，可有效抑制化合物生成，但仅限于大面积的多层板焊接。

铆接是一种有效的异种材料焊接方法，将表面光滑的铆钉高速冲击进入上下两块板材，依靠铆钉强度实现连接，但这种方法仅限于搭接方式的连接。

胶接也广泛应用于异种材料连接，但一般强度较低，应用范围受到限制，一般会与其它焊接方法组合使用。

对接是一种应用极为广泛的连接方式，但由上述分析可见，目前还没有一种理想的可实现镁-铝异质金属对接的方法。本申请提出一种铝-镁异种金属薄板对接的型材结构及使用方法，可实现二者的高强度对接，有理由相信该技术具有广泛应用市场需求。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种铝-镁异种金属薄板对接方法及专用型材结构，适用于实现厚度1-5mm的铝-镁异种金属薄板的对接方式连接。

本发明提供了一种铝-镁异种金属薄板对接方法，其特征在于：采用上、下两侧加工有对称圆形通孔的钢材或钛合金“工”字形型材进行铆接，将铝板与镁板分别放入“工”字形型材左、右两侧间隙中，通过搅拌摩擦点焊方式将与“工”字形型材同种材质且带有螺纹结构的铆钉挤入圆形通孔中，形成冶金结合的自封闭结构，依靠“工”字形型材传递载荷，实现高强度连接。