[发明专利]一种颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备和方法

权利要求书

1.一种颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备，其特征在于，包括：

金属基材板，所述金属基材板上开设有多个填充孔，所述填充孔在所述金属基材板的顶面至底面方向上的内径呈梯度减小，所述填充孔用于填充增强颗粒材料和基体材料粉末的湿润态混合物，且所述基体材料粉末与所述金属基材板为同种材料；

搅拌摩擦焊接装置，包括搅拌头，所述搅拌头用于对所述金属基材板进行搅拌摩擦焊接，且所述搅拌头的焊接路径能完全地覆盖所述顶面；

所述填充孔的内径呈线性梯度减小或呈不规则梯度减小，且当所述填充孔为圆锥孔时，所述圆锥孔的圆锥角度数为5°-75°，以使所述增强颗粒材料在所述填充孔的水平方向上均匀分布，在所述填充孔的竖直方向上呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备，其特征在于：

多个所述填充孔均匀间隔地开设于所述金属基材板，且能完全地覆盖所述顶面。

3.根据权利要求1所述的颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备，其特征在于：

所述颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备还包括盖板，所述盖板与所述金属基材板的材料相同，且所述盖板预焊于所述金属基材板的顶面，所述搅拌头用于穿过所述盖板后对所述金属基材板进行搅拌摩擦焊接。

4.根据权利要求3所述的颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备，其特征在于：

所述搅拌头具有搅拌针，所述搅拌针用于进行搅拌摩擦焊接，所述搅拌针的长度大于或等于所述填充孔与所述盖板的总厚度之和。

5.根据权利要求4所述的颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接设备，其特征在于：

所述搅拌针的长度与所述填充孔与所述盖板的总厚度之和相差0-1mm。

6.一种颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，包括：

在金属基材板上开设多个填充孔，且所述填充孔的在所述金属基材板的顶面至底面方向上的内径呈梯度减小；其中，所述填充孔的内径呈线性梯度减小或呈不规则梯度减小，且当所述填充孔为圆锥孔时，所述圆锥孔的圆锥角度数为5°-75°；

在所述填充孔内填充增强颗粒材料和基体材料粉末的湿润态混合物，所述基体材料粉末与所述金属基材板为同种材料，以使所述增强颗粒材料在所述填充孔的水平方向上均匀分布，在所述填充孔的竖直方向上呈梯度分布

进行搅拌摩擦焊接，使搅拌头对所述金属基材板进行搅拌摩擦焊接，且所述搅拌头的焊接路径能完全地覆盖所述顶面。

7.根据权利要求6所述的颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，在进行搅拌摩擦焊接作业前还包括：

在所述顶面预焊盖板，其中，所述盖板与所述金属基材板的材料相同，以使所述搅拌头用于穿过所述盖板后对所述金属基材板进行搅拌摩擦焊接。

8.根据权利要求7所述的颗粒增强梯度复合材料搅拌摩擦焊接方法，其特征在于，在搅拌摩擦焊接作业后还包括：

采用铣刀对所述金属基材板的顶面进行铣削加工，将预焊的所述盖板全部清除。