專利名稱：一種異種合金超塑擴散連接工藝及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異種合金固態(tài)連接工藝及其應(yīng)用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種異種合金超塑擴散連接工藝，它基本上包括以下步驟(1)、對合金擬連接表面進(jìn)行激光快速熔凝處理或激光熔覆合金化處理；(2)、對處理后的擬連接表面進(jìn)行超塑擴散連接。
所述預(yù)連接合金為500℃以上使用的高溫合金。
所述預(yù)連接合金為鈦、鈦鋁合金、鎳基合金和耐熱鋼中的任意兩種。
所述對合金擬連接表面進(jìn)行激光處理，是兩種擬連接合金相比，對在較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金直接采用激光快速熔凝處理，對只在較高溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金實施激光熔覆合金化處理。為了使連接的效果更好，所述激光表面熔覆合金化的合金成分以在較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金成分為基本成分，其中優(yōu)選的是，合金成分與在較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金成分相同。
所述對合金擬連接表面進(jìn)行激光處理，采用CO2激光束或YAG脈沖激光束。
所述處理后的擬連接表面在真空環(huán)境中進(jìn)行超塑擴散連接的條件是，溫度450～950℃，壓力為20～160Mpa。
所述的超塑擴散連接是在保護(hù)氣氛中或在真空環(huán)境中進(jìn)行的。
本發(fā)明將激光表面改性技術(shù)與超塑連接技術(shù)巧妙地結(jié)合起來，實現(xiàn)了在不改變合金的基體組織性能和形成具有相同性能特征擬連接表面前提下的超塑擴散連接。本發(fā)明具有以下特點(1)利用激光表面合金化技術(shù)可解決異種合金超塑擴散連接時擬連接表面超塑特性匹配問題，使異種合金連接問題轉(zhuǎn)化為同種材料的連接，實現(xiàn)超塑擴散連接；(2)采用激光表面處理技術(shù)可以在不影響材料整體性能，特別是高溫性能的條件下，在材料擬連接表面獲取細(xì)晶亞穩(wěn)組織，在滿足超塑連接所需的細(xì)小晶粒要求的同時，解決了細(xì)晶組織的超塑能力與高溫結(jié)構(gòu)材料所需的高抗蠕變能力所構(gòu)成的矛盾。
利用該工藝形成的合金連接質(zhì)量高，簡化了異種合金連接的復(fù)雜性，降低連接溫度，縮短連接所需時間，連接在0.1～1.5小時即可實現(xiàn)，生產(chǎn)效率得到顯著提高。利用激光表面改性處理所得到的異種合金表面具有相同超塑性能特征的細(xì)晶組織，在保護(hù)氣氛或真空環(huán)境中，在較普通的擴散連接溫度低得多的溫度條件下即可實現(xiàn)固態(tài)連接。如鈦/鈦鋁之間的連接，在500℃左右即可實現(xiàn)。本發(fā)明的方法可以在異種高溫合金的固態(tài)連接中得到廣泛應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖
和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例2γ-TiAl基合金與耐熱鋼的連接用常規(guī)技術(shù)對γ-TiAl基合金試樣直接進(jìn)行激光表面快速熔凝處理；選擇γ-TiAl基合金粉末作為合金化粉料，涂敷在耐熱鋼擬連接的表面，涂敷過程中采用氬氣送粉，以防止粉料在激光處理過程中氧化，同時利用高能CO2激光束對耐熱鋼涂敷了合金化粉料的表面進(jìn)行激光表面合金化處理，通過控制激光加工工藝參數(shù)，在耐熱鋼表面形成約1mm的合金層。在900℃條件下，在熱模擬機上施加40MPa的連接壓力，0.8小時內(nèi)即實現(xiàn)γ-TiAl基合金與耐熱鋼的連接。
實施例3γ-TiAl基合金與鎳基合金的連接用常規(guī)技術(shù)對γ-TiAl基合金試樣直接進(jìn)行激光表面快速熔凝處理；選擇γ-TiAl基合金粉末作為合金化粉料，涂敷在鎳基合金擬連接的表面，涂敷過程中采用氬氣送粉，以防止粉料在激光處理過程中氧化，同時利用高能CO2激光束對鎳基合金涂敷了合金化粉料的表面進(jìn)行激光表面合金化處理，通過控制激光加工工藝參數(shù)，在鎳基合金表面形成約1mm的合金層。在900℃條件下，在熱模擬機上施加40MPa的連接壓力，1小時內(nèi)即實現(xiàn)γ-TiAl基合金與鎳基合金的連接。
權(quán)利要求
1.一種異種合金超塑擴散連接工藝，它基本上包括以下步驟(1)、對合金擬連接表面進(jìn)行激光快速熔凝處理或激光熔覆合金化處理；(2)、對處理后的擬連接表面進(jìn)行超塑擴散連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述預(yù)連接合金為500℃以上使用的高溫合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述預(yù)連接合金為鈦、鈦鋁合金、鎳基合金和耐熱鋼中的任意兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述對合金擬連接表面進(jìn)行激光處理，是兩種擬連接合金相比，對在較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金直接采用激光快速熔凝處理，對只在較高溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金實施激光熔覆合金化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述激光表面熔覆合金化的合金成分以在較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金成分為基本成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述激光表面熔覆合金化的合金成分與在較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金成分相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述對合金擬連接表面進(jìn)行激光處理，采用CO2激光束或YAG脈沖激光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述處理后的擬連接表面在真空環(huán)境中進(jìn)行超塑擴散連接的條件是，溫度450～950℃，壓力為20～160Mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的異種合金超塑擴散連接工藝，其特征在于所述的超塑擴散連接是在保護(hù)氣氛中或在真空環(huán)境中進(jìn)行的。
10.權(quán)利要求1-9中所述的異種合金超塑擴散連接工藝在異種高溫合金固態(tài)連接中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種異種合金超塑擴散連接工藝。它基本上包括以下步驟:一種異種合金超塑擴散連接工藝,它基本上包括以下步驟:(1)、對合金擬連接表面進(jìn)行激光快速熔凝處理或激光熔覆合金化處理;(2)、對處理后的擬連接表面進(jìn)行超塑擴散連接。所述預(yù)連接合金為異種合金。所采用的激光合金化合金成分與在具有較低溫度下呈現(xiàn)超塑潛力的合金相同,以使合金在實施超塑擴散連接時兩合金擬連接表面的材料性能相同。本發(fā)明將激光表面改性技術(shù)和超塑擴散連接技術(shù)巧妙地結(jié)合起來,使異種合金連接問題轉(zhuǎn)化為同種材料的連接,并利用激光快速熔凝的特性,實現(xiàn)在不改變合金的基體組織性能前提下的異種合金超塑擴散連接。
文檔編號B23K26/34GK1346725SQ0113137
公開日2002年5月1日 申請日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者黃正, 吳國清, 徐子文, 羅根香 申請人:北京航空航天大學(xué)