[发明专利]一种铝镁合金的扩散连接方法

说明书

本发明提出了一种铝镁合金的扩散连接方法，包括：将Al‑Cu‑Si‑Ni钎料层置于两铝镁合金之间，采用放电等离子烧结工艺进行扩散连接，得到具有扩散反应层的铝镁合金连接接头。本发明所述的铝镁合金的扩散连接方法，其可以用于克服现有铝镁合金焊接技术中存在的接头强度低、精度控制难、生产效率低的问题。

技术领域

本发明涉及材料焊接技术领域，尤其涉及一种铝镁合金的扩散连接方法。

背景技术

铝镁合金拥有比重小、比强度高、良好的抗腐蚀性及耐损伤性等特点，是航空航天、汽车船舶、武器装备最理想的高强度结构材料之一。例如，雷达波导腔、辐射板、微通道换热器选材均为5A06等铝镁合金。该类复杂精密结构焊接制造不仅具有高强度、高可靠性、高稳定性的要求，还需控制焊接变形量在严格的范围内以满足高精度的电信传输功能，因而发展可靠的铝镁合金精密连接技术便成为了应用中亟待解决的关键问题。

目前，雷达波导精密焊接工艺以真空钎焊和扩散焊接为主。然而，属于5系铝合金5A06为所有铝合金中对真空钎焊和扩散焊接适应性最差的铝合金之一。一方面因真空钎焊和扩散焊接时间长，母材中镁元素在真空环境中挥发较为严重，长时间的高温保温还会导致晶粒发生再结晶、过度长大或者过烧，母材组织性能劣化；另一方面因母材熔点较低，可选的钎料成分窗口较窄，在钎焊过程中母材可能向钎料溶解；其次因镁含量较高，待焊界面除了极易形成致密且性质稳定的Al₂O₃氧化膜之外，还易形成连续且更加致密的MgO氧化膜。由于氧化膜与铝合金基体热膨胀系数不同，因此氧化膜在热力耦合作用下可以破碎，但5系铝合金强度低，塑性好，相对可处理强化的6系铝合金其扩散焊接局部界面应力较低，氧化膜更难以破碎，从而严重阻碍原子扩散与冶金结合，致使接头强度低、振动可靠性差，在机载弹载环境使用时可靠性明显不足。因此，严控焊接流程或开发新型焊接工艺，设计适应服役环境且润湿性、强塑性满足要求的钎料中间层，基于物理和化学双重原理清洁氧化膜，是实现5A06铝合金精密焊接的发展趋势。

雷达波导结构焊接除了需解决以上5A06等铝镁合金焊接性差的难题之外，还涉及工艺和结构难题。在钎焊过程中，较厚的钎料层在焊缝连接面上铺展并在焊接面边缘形成圆角，存在精度控制不良、钎料流淌堵塞通道以及微波损耗大等问题；在真空扩散焊接过程中，为了实现充分的界面原子扩散和冶金键合，长达数小时的高温保压导致焊接结构件发生严重的塑性变形甚至蠕变变形，控制接头变形与提高界面结合率的矛盾很难协调。

随着新一代毫米波雷达的发展，毫米波波导精密结构对焊接质量的严苛要求进一步彰显，因此，亟需突破5A06等铝镁合金真空钎焊和扩散焊接生产效率低，接头质量不高的瓶颈。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种铝镁合金的扩散连接方法，其可以用于克服现有5A06等铝镁合金焊接技术中存在的接头强度低、精度控制难、生产效率低的问题。

本发明提出的一种铝镁合金的扩散连接方法，包括：将Al-Cu-Si-Ni钎料层置于两铝镁合金之间，采用放电等离子烧结工艺进行扩散连接，得到具有扩散反应层的铝镁合金连接接头。

本发明中，通过放电等离子体烧结工艺进行扩散连接，具有加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，能保持原材料自然状态的优点，最终可以得到高致密度的材料，且可以烧结梯度材料以及复杂工件。