[发明专利]一种大转子钢铜瞬间液态扩散连接的复合方法

权利要求书

1.一种大转子钢铜瞬间液态扩散连接的复合方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

S1：连接面预处理

对钢连接件、铜连接件的连接面进行预处理，分别除去连接面上的氧化层，然后对连接面进行粗糙度加工；

S2：夹接结合层

分别将钢连接件、铜连接件固定在连接夹具上，在钢连接件、铜连接件的连接面中部加入结合层，所述结合层包括：复合芯层、两个颗粒层和两个热应力补偿层，所述两个颗粒层分别设置在所述复合芯层的两侧，所述热应力补偿层分别设置在颗粒层与复合芯层之间，向钢连接件、铜连接件两端分别施加0.2-0.3MPa的压力；

S3：瞬间液态扩散连接

对钢连接件、铜连接件的连接处抽真空，预热连接处温度至500-750K，然后采用梯度升压加热法分别将连接处温度升高至1300-1550K，钢连接件、铜连接件两端压力分别升高至0.7-0.8MPa，使结合层熔化为液态并分别与钢连接件、铜连接件进行扩散连接；

S4：保温扩散

保持钢连接件、铜连接件连接面处温度在1200K-1300K，按照0.05MPa/min的升压速率升高钢连接件、铜连接件两端压力分别至1.0-1.1MPa，保持压力继续保温扩散处理15-20min，然后先撤去钢连接件、铜连接件两端压力，使钢连接件、铜连接件在保温条件下继续扩散30-40min，冷却后完成连接；

所述S1中预处理的具体工艺为：先用砂轮对钢连接件、铜连接件的连接面分别进行打磨，去除连接面的氧化层，然后用激光清洗钢连接件、铜连接件的打磨面，清洗掉打磨过程中钢连接件、铜连接件吸附的杂质粒子；

所述S1中粗糙度加工的具体工艺为：利用高压气流向钢连接件、铜连接件的连接面分别喷射钢砂、铜砂，使钢连接件、铜连接件的连接面粗糙度增大；

所述S2中两个颗粒层分别为铜颗粒层和钢颗粒层，所述铜颗粒层与所述钢连接件的连接面接触连接，所述钢颗粒层与所述铜连接件的连接面接触连接；

所述S3中的梯度升压加热法具体工艺为：

升温阶段：以100K/min的升温速率将钢连接件、铜连接件的连接处温度升高至1000K-1250K，使结合层快速熔化，同时以0.02Mpa/min的升压速率将钢连接件、铜连接件两端压力升高至0.3-0.4MPa；

压力扩散阶段：以10K/min的升温速率升高钢连接件、铜连接件的连接处温度至1100-1350K，同时以0.03MPa的升压速率将钢连接件、铜连接件两端压力升高至0.6-0.7MPa，使融化后的结合层迅速扩散至进行粗糙度加工后的钢连接件、铜连接件的连接面内；

相互扩散连接：继续以10K/min的升温速率升高钢连接件、铜连接件的连接处温度至1300-1550K，同时以0.005MPa的升压速率将钢连接件、铜连接件两端压力升高至0.7-0.8MPa，结合层与钢连接件、铜连接件之间的原子进行相互扩散，连接处成分开始均匀化。

2.根据权利要求1所述的一种大转子钢铜瞬间液态扩散连接的复合方法，其特征在于，所述S2中钢连接件、铜连接件与夹具接触面衬垫有阻隔材料。

3.根据权利要求1所述的一种大转子钢铜瞬间液态扩散连接的复合方法，其特征在于，所述S2中的复合芯层为镍、钛、镍钛复合材料中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种大转子钢铜瞬间液态扩散连接的复合方法，其特征在于，所述S2中两个热应力补偿层均为铝锰合金、银锰合金、硅锰合金中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种大转子钢铜瞬间液态扩散连接的复合方法，其特征在于，所述S2中结合层各层之间的连接方式可以是压力粘合、真空粘合、粘合剂粘合、电镀键合中的任意一种。