[发明专利]利用预堆铝层实现钛铝异种金属搅拌摩擦焊搭接的方法

摘要

利用预堆铝层实现钛铝异种金属搅拌摩擦焊搭接的方法，为解决钛铝异种材料搭接时由钛铝金属间化合物导致连接接头脆化，连接强度低以及焊具磨损严重的问题。方法：一：将待焊钛合金板的表面进行毛化处理；二：先使用超声清洗毛化之后的钛合金板，再采用有机溶剂或清洗剂擦拭钛合金板、铝合金板及铝棒的表面；三：在毛化部位的界面处形成由冶金连接和机械连接共同作用的预堆固相铝层；四：组成铝合金板在上，钛合金板在下的搭接接头，对铝合金板和钛合金板进行搅拌摩擦焊，控制搅拌针端部扎入预堆固相铝层且不接触钛合金板的表面，在搅拌针的搅拌及轴肩的顶锻作用下，实现预堆固相铝层和待焊铝合金板之间的有效连接。本发明用于钛铝异种材料搭接焊。

主权项

一种利用预堆铝层实现钛铝异种金属搅拌摩擦焊搭接的方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一：毛化处理：将待焊钛合金板(1)的表面进行毛化处理，使钛合金板(1)待焊区域表面粗糙度平均值为大于等于5μm，毛化部位(4)距钛合金板(1)边缘10mm～40mm处，毛化部位(4)的宽度d为15mm～25mm，毛化方式为机械加工毛化、喷砂处理毛化或激光毛化；步骤二：清洗钛合金板(1)：先使用超声清洗毛化之后的钛合金板(1)，去除残留颗粒物，再采用有机溶剂或清洗剂擦拭钛合金板(1)、铝合金板(2)及铝棒(3)的表面，去除油污和金属粉尘；步骤三：预堆固相铝层焊接：高速旋转的铝棒(3)在摩擦产热及形变产热作用下逐渐达到热塑性状态，同时通过轴向力作用将软化的铝棒(3)堆焊到毛化部位(4)之上，在毛化部位(4)的界面处形成由冶金连接和机械连接共同作用的预堆固相铝层(5)，预堆固相铝层(5)的厚度k为0.2mm～1.0mm；步骤四：搅拌摩擦焊完成铝合金板(2)与钛合金板(1)搭接：组成铝合金板(2)在上，钛合金板(1)在下的搭接接头，在卡具作用下使铝合金板(2)与预堆固相铝层(5)达到紧密接触，对铝合金板(2)和钛合金板(1)进行搅拌摩擦焊，焊接过程中，控制搅拌针端部扎入预堆固相铝层(5)且不接触钛合金板(1)的表面，在搅拌针的搅拌及轴肩的顶锻作用下，实现预堆固相铝层和待焊铝合金板(2)之间的有效连接，至此，完成钛铝异种金属搅拌摩擦搭接焊。