[发明专利]一种铝基复合材料的焊接方法

说明书

本发明涉及金属材料焊接技术领域，具体涉及一种铝基复合材料的焊接方法。本发明提供的铝基复合材料的致密度高，以此为基础压制得到工件，实现完全致密化，再以此作为焊接母材，材料内部几乎不含气孔，焊接过程中能够避免缺陷的形成，进而提高焊接区域的强度；本发明有效控制脉冲对熔池的冲击，使其产生一定的流动作用，通过碳化硅颗粒的适度扩散作用达到熔合区有增强相的作用，弥补熔合区少量缺陷引起的强度下降。实施例的结果表明，采用本发明的方式对所述铝基复合材料进行焊接后，接头的强度达到母材强度的65％以上。

技术领域

本发明涉及金属材料焊接技术领域，具体涉及一种铝基复合材料的焊接方法。

背景技术

铝基复合材料的熔焊工艺将大力促进铝基复合材料的产业化应用，反之，其产业化应用推广，也会带动新的熔焊工艺开发应用以满足其需求。基于铝基复合材料的熔焊成形工艺，可以带来广阔的应用前景；可用于诸如专用汽车大梁、箱体等结构件，轨道交通车体零部件，乘用车电池托盘、车架结构件等领域。

但是，目前粉末冶金铝基复合材料的熔焊工艺方法国内研究较少，且难以实现产业化。因为采用粉末冶金方式制备的铝基复合材料焊接时容易产生较多的气孔，熔池粘稠，排气不畅则接头气孔多，强度低。铝基复合材料制备过程中常添加微米级碳化硅粉，焊接时碳化硅粉容易在熔池中偏析、聚集，焊缝成形性较差。高温下碳化硅颗粒容易产生溶解反应，产生脆性相，导致焊缝强度低。

再者，目前高强铝基复合材料一般都需要进行烧结致密化以及挤压、轧制、锻造等工艺进一步致密化，有的还需要热处理才能达到较高的强度。随着母材的强度不断提高，熔焊时焊缝处铝合金重新熔化、结晶，其焊缝强度并不会随着母材增强而增强。而铝合金熔焊存在热影响区的软化问题，其热影响区强度下降更多，接头强度也难以提升。同样，铝基复合材料熔焊时其熔合区的情况比常规铝合金熔合区更复杂，且有较多的不利因素导致强度难以提升，如脆性相产生，颗粒物偏析集聚成夹杂物。这些因素均使得粉末冶金高强铝基复合材料的熔焊难以实施。

部分研究人员采用特制焊丝的方法来强化铝基复合材料的焊缝区以及熔合区的强度，但是特制焊丝往往需要采用增强相颗粒，导致焊丝的制备成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝基复合材料的焊接方法，本发明提供的焊接方法无需采用特制焊丝即可提高焊缝区、熔合区的强度，实现了对铝基复合材料的良好焊接。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝基复合材料的焊接方法，包括：将铝基复合材料进行压制，得到铝基复合材料工件；采用脉冲方式对所述铝基复合材料工件进行焊接；

所述铝基复合材料由包括铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂的制备原料依次经球磨、冷等静压成型和真空无压烧结制备得到；

所述铝合金粉包括铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉，所述铝合金超细粉的D50为1～5μm，铝合金细粉的D50为8～12μm，铝合金粗粉的D50为20～60μm；所述铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉的质量比为(60～80)：(7～15)：(7～15)；

所述碳化硅粉的D50为0.4～20μm，添加量为所述铝合金粉质量的5～15％；

烧结助剂的添加量为所述铝合金粉质量的0.05～0.2％；

所述脉冲的频率为0.5～3Hz。

优选的，所述碳化硅粉包括碳化硅超细粉、碳化硅细粉和碳化硅粗粉，所述碳化硅超细粉的D506μm，碳化硅细粉的D50为6～12μm，碳化硅粗粉的D5012μm。

优选的，以所述碳化硅粉的质量为100％计，所述碳化硅超细粉的质量含量为0～50％，所述碳化硅细粉的质量含量为50～100％，所述碳化硅粗粉的质量含量为0～20％。