[发明专利]用超高等静压静温环境焊接的方法

说明书

本发明涉及一种用超高等静压静温环境焊接的方法，用于提供静压力100‑4000MPa，静温度300‑2000摄氏度的等静压静温环境。该环境为粉状材料热压、异种金属材料界面连接提供所需物理条件。本发明提出采用高沸点(>2000度)液态金属作为工质进行加热获得高静温，同时采用局部直接加压方式，利用液态工质的液压传递特性获得高静压，从而形成高温高压的静环境条件。

技术领域

本发明涉及一种超高等静压静温环境生成装置及方法，属于材料加工处理技术领域。

背景技术

自上个世纪50年代以来，一种利用材料原子在高温高压下的热扩散效应实现材料界面连接和粉末材料成型的技术逐渐在材料加工成型领域快速发展起来。它就是热等静压(Hot isostatic pressing,HIP)技术。由于在高温高压的共同作用下，被加工件的各向均衡受压，因此所加工产品的致密度高、均匀性好、性能优异。同时该技术具有生产周期短、工序少、能耗低、材料损耗小等特点，已广泛应用于航空、航天、能源、运输、电工、电子、化工和冶金等行业,用于生产高质量产品和制备新型材料。

目前，工业界常规的等静压静温产生方法采用惰性气体作为工质，通过对气体工质整体加热加压的手段提供等静压静温环境，主要的缺陷有：是受气体压缩机能力和加热元件温度限制，工业应用压强一般在100-400MPa量级，温度一般在1000-2000度范围，且气体工质在高温高压状态存在较大的安全性问题(爆炸危险)，设备较复杂且能耗高。另外，受气密性限制，热等静压技术在材料内部及界面位置很难保证无残留气体杂质。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种超高等静压静温环境生成装置及方法，具有可产生更高的环境压强(100-4000MPa)和温度(300-2000度)；液态金属密封，无杂质气体影响；且能耗小、安全性高的优点。

本发明技术解决方案：具体实现步骤如下：一种超高等静压静温环境生成装置，包括：压杆1、底座2、绝缘套3、换热包层4、液态金属5、待加工材料6、绝缘隔层7、静压腔8、电源正极9、电源负极10、液压加压装置11和密封块12；底座2为圆柱状在最下方，绝缘隔层7在底座2上方隔绝底座与静压腔8；静压腔8内表层为绝缘套3，外表层为换热包层4；静压腔8内部填充满液态金属5，待加工材料6在液态金属5内部被液态金属包围；静压腔8上表面中心圆孔由密封块12封闭堵塞，同时压杆1可推动密封块12沿静压腔8开口内部下移；压杆1的移动由液压加压装置11控制，绝缘隔层7在压杆1和液压加压装置11之间隔绝电流；电源正极9连接在压杆1上，电源负极10连接在静压腔8上。

一种超高等静压静温环境生成方法，包括以下步骤：

步骤1:对将要焊接的待加工材料6预处理，使待加工材料6需要结合的面，即需要连接的异种金属材料连接面，紧贴接在一起，使结合面在液态金属5中不会分离或被浸入，如果是粉末材料热压，则放入预处理成型的粉末金属材料；

步骤2:将预处理后的待加工材料6和熔化的液态金属5注入静压腔8；

步骤3:安装好密封块12，压杆1在液压加压装置11的作用下加压向下压缩密封块12，当密封块12接触到液态金属5时停止；

步骤4:将电源正极9和电源负极10接通电源，此时液态金属5会自身发热，并不通过其他介质导热；

步骤5:在加热时，密封块12会膨胀产生自密封，静压腔8被密封；

步骤6:压杆1上方的液压加压装置11再次加载力并保持恒定，压杆1达到恒定压强并通过密封块12作用于液态金属5，由于被密封的液态金属5中压强大小不变的传递，待加工材料6四周将同时受到液态金属5的压力；换热包层4通冷却液对静压腔8外壁进行冷却，保证静压腔8外壁温度不会过高而失去强度，具体大小通过控制加热和冷却功率平衡来控制；