[发明专利]一种基于非晶合金的同种/异种金属连接成形方法

说明书

本发明属于非晶合金与金属材料连接成形领域，具体涉及一种基于非晶合金的同种/异种金属之间的连接成形方法。首先对两种金属基材进行表面粗化处理，然后将非晶合金置于粗化处理后的两种金属基材的中间，得到三明治复合结构，先对该复合结构进行加压，然后对该复合结构进行加热，最后保温保压一定时间，利用非晶合金作为介质使同种/异种金属基材连接起来。本发明可以用来连接同种难焊金属材料或异种金属材料，克服同种/异种材料连接困难的问题。

技术领域

本发明属于非晶合金与金属材料连接成形领域，具体涉及一种基于非晶合金的同种/异种金属连接成形方法。

背景技术

非晶合金由于其独特的非晶态结构，具有明显优于传统晶态材料的力学、物理和化学性能。例如高强度、好的耐磨性以及耐腐蚀性，并且，非晶合金在过冷液相区能够表现出超塑性，该特征使非晶合金能够进行热塑性成形。

目前，在航天推进系统和航空发动机中采用了大量的异种金属连接的管路结构（钛合金、铝合金以及不锈钢之间的连接）。由于异种合金的物理化学性能存在着很大的差异，对连接的要求比较苛刻。传统的机械连接和胶接有着很多缺点，比如强度低、结构质量大、胶接时产生了多余物等。而常规的熔焊方法连接异种金属人容易出现以下问题：1）冶金不相容性，在界面形成脆性化合物相；2）热物理性能不匹配，产生残余应力；3）力学性能差异大，导致连接界面力学失配产生严重的应力奇异行为。从而使得材料连接困难，并且影响到焊接接头的组织、性能和力学行为，对接头的断裂性能和可靠性造成不良影响，甚至严重影响结构的完整性。

随着异种材料连接结构的应用前景不断扩大，其连接技术也会越来越受到重视。连接方法的选择要根据不同的异种材料组合、不同的结构形状以及不同的应用环境来确定。钎焊技术是目前异种材料连接的最重要的方法，其他方法都存在各自的局限性。熔钎焊、电子束钎焊、激光钎焊、活性软钎焊和搅拌摩擦焊等都是近年发展起来的新方法，在异种材料的连接方面还处于研究阶段。

在新技术发展不断的今天，适用于异种材料组合的连接技术越来越多，新技术的不断发展为异种材料的连接提供着新的技术保障。而基于非晶合金塑性变形的爆炸焊、冷轧焊、超声焊、搅拌摩擦焊以及摩擦焊等技术得到了快速发展。但非晶合金连接都要克服在连接界面处的问题，避免在金属合金与非晶合金连接处出现结晶的情况。

目前，基于非晶合金的连接成形方法大部分在焊接时温度会高于非晶合金的Tx（非晶合金的起始晶化温度），从而会导致非晶合金晶化，导致非晶合金变脆，使得在结合处强度变低。专利CN103286473A“一种低Cu和Ni含量的TiZr基非晶合金钎料及其制备方法”公开了一种低Cu和Ni含量的TiZr基非晶合金钎料及其制备方法，可以用来连接钛合金、钛铝合金自身或者异种材料的连接。该方法制备的钎料，在连接时仍旧会加热到材料的液相线以上，从而使非晶合金钎料晶化。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种非晶合金连接成形方法，其充分的结合了非晶合金与晶态材料的特点与需求，针对性的对非晶合金与晶态材料的连接成形方法进行了新的设计，相应的获得了较好的连接复合结构。非晶合金作为中间介质连接同种或异种金属合金，加热温度在非晶合金的过冷液相区（Tg-Tx）之间，能够保持非晶合金的非晶态结构的同时，并且不使母材发生相变，由此解决了现在异种材料连接成形困难、结合强度不够以及工艺复杂等技术难题。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于非晶合金的同种/异种金属连接成形方法，包括以下步骤：

（1）利用物理或化学方法对待连接的第一金属基材和第二金属基材的表面进行粗化处理，使所述第一金属基材和第二金属基材的待连接的表面均出现划痕和/或凹坑，得到经过表面粗化处理的待连接的第一金属基材和第二金属基材；