[发明专利]基于激光熔融沉积增材制造技术的梯度钎料层制备和一体化钎焊工艺

摘要

本发明提供基于激光熔融沉积增材制造技术的梯度钎料层制备和一体化钎焊工艺，针对基于激光选区熔化技术制造的复杂结构换热件的同/异种金属材料的钎焊过程中现有工艺的不足，设计发明了基于激光熔融沉积增材制造技术的梯度钎料层以满足高温、中温梯度钎焊。以不同熔化温度的梯度钎料层取代单一熔化温度的多级钎焊缝，同时降低了钎料熔点，提高了钎焊质量。针对激光选区熔化增材技术制造的金属件残余应力大、延伸率低等问题，本发明适用于将激光选区熔化增材制造的金属件与同种/异种由传统加工工艺(铸造，锻造或挤压等)制造的金属件通过焊接一次成形，同时实现热处理，消除残余应力，改善焊缝成形，提高构件性能，提高生产效率，降低生产成本。

主权项

1.一种基于温度梯度钎料层制备方法和配套使用的针对激光选区熔化制造技术的6系铝合金真空钎焊及热处理一体化工艺，其特征在于：步骤一，对和激光选区熔化增材制造的6系铝合金，精切削和抛光后实现表面粗糙度6.3‑12的待钎焊面，作为基板，放入激光熔融沉积增材制造设备台上；步骤二，采用质量分数为Si：9.0‑10.0％，Mg：0.40‑0.60％，Fe：≤2.0％，Al：余量的Al‑Si‑Mg合金熔体气雾化后得到粒度40‑60μm预合金粉末，在氩气氛保护下，采用激光熔融沉积增材制造技术，固定激光功率600‑1200W，扫描速度为4‑10m·min^‑1，相位角为90°，铺粉层厚为80‑200μm，将钎料呈层状熔覆于基板待钎焊区域；步骤三，后换用质量分数为Si：11.0‑13.0％，Cu：0.40‑0.60％，Zn：≤0.2％，Al：余量的Al‑Si合金熔体气雾化后得到粒度40‑60μm预合金粉末，在氩气氛保护下，采用激光熔融沉积增材制造技术，固定激光功率600‑1400W，扫描速度为4‑8m·min^‑1，相位角为90°，铺粉层厚为80‑200μm，将钎料呈层状叠加熔覆于步骤二制备的钎料层上；步骤四，待充分冷却后，取出覆着梯度钎料的6系铝合金待钎焊件；步骤五，对与步骤四制得的待焊件进行连接的同种/异种母材，精切削和抛光后实现表面粗糙度6.3‑12的待钎焊面，钎焊前将所有打磨过材料在纯度99％～99.9％丙酮中采用20‑40KHz超声波浸浴5～10分钟，然后擦洗，吹干，室温干燥15min；组装成对接或搭接接头形式放入夹具中并压紧使其间隙不超过0.1mm；步骤六，进行抽真空至冷态真空度不高于4.5×10^‑3Pa；步骤七，升温加热，保持升温速率8‑15K/min，加热至第一钎焊温度490～510℃，保温20～45分钟进行钎焊；继续加热至第二钎焊温度560～580℃，保温20～45分钟进行钎焊；步骤八，连接过程完成后，进行450～500℃下固溶退火2～2.5小时，随后油冷至150～200℃后人工时效6～10小时热处理，完成工艺。