一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法。本發(fā)明方法采用熱等靜壓工藝制備應(yīng)力緩解金屬層，采用熱壓釬焊再熱等靜壓處理的方法制備鋁-不銹鋼復(fù)合管。本發(fā)明方法包含以下步驟：⑴不銹鋼管外表面改性處理；⑵應(yīng)力緩解金屬層制備；⑶釬焊料準(zhǔn)備；⑷覆應(yīng)力緩解層的不銹鋼管、鋁管、釬焊料裝配；⑸熱壓釬焊；⑹釬焊件外形加工并真空包套；⑺熱等靜壓熱處理；⑻包套去除、外形加工。本發(fā)明所制備的鋁-不銹鋼復(fù)合管直線度高，具有輕質(zhì)、耐振、高效傳熱等特點(diǎn)，其熱環(huán)境適應(yīng)性及機(jī)械振動(dòng)力學(xué)適應(yīng)性適合空間飛行器柔性熱管、單相和雙相液體傳熱回路、可展開(kāi)式熱輻射器等熱控系統(tǒng)使用要求。
【專利說(shuō)明】一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種空間飛行器熱控用 鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間飛行器應(yīng)用的柔性熱管、單相和雙相液體傳熱回路、可展開(kāi)式熱輻射器等熱 控系統(tǒng)的工作介質(zhì)流通管路與儲(chǔ)存容器，基于強(qiáng)度、抗腐蝕等方面的考慮，選用了不銹鋼材 質(zhì)。同時(shí)，在熱量收集（傳熱工質(zhì)蒸發(fā)）與散發(fā)（傳熱工質(zhì)冷凝）區(qū)域，基于傳熱性能與重 量的考慮，設(shè)計(jì)上選用了質(zhì)輕、傳熱性能好、比熱容大的鋁材質(zhì)擴(kuò)熱板。在熱控系統(tǒng)傳熱工 質(zhì)蒸發(fā)與冷凝區(qū)域，不銹鋼管殼與鋁合金擴(kuò)熱板界面的熱流密度可達(dá)數(shù)瓦每平方厘米，機(jī) 械結(jié)合或界面填充導(dǎo)熱脂、導(dǎo)熱膠等方法均不能滿足傳熱性能需要，普通釬焊工藝也很難 實(shí)現(xiàn)不銹鋼管殼與擴(kuò)熱板的大面積冶金結(jié)合從而達(dá)到高效傳熱目的。
[0003] 上述問(wèn)題解決方案是制備一種鋁合金與不銹鋼的復(fù)合管材用于熱控系統(tǒng)傳熱工 質(zhì)的蒸發(fā)與冷凝區(qū)域。該復(fù)合管材的結(jié)構(gòu)為不銹鋼管居內(nèi)作為傳熱工質(zhì)的流通管路，鋁合 金管居外作為擴(kuò)熱板。該復(fù)合管還應(yīng)滿足如下要求：1，不銹鋼與鋁合金界面為100%冶金 結(jié)合；2,復(fù)合管軸線直線度優(yōu)于0. 2/300_ ;3,滿足航天器產(chǎn)品隨機(jī)振動(dòng)力學(xué)適應(yīng)性要求； 4,滿足航天器產(chǎn)品-180?280°C熱環(huán)境適應(yīng)性要求。
[0004] 上述要求的管材幾種可能制備工藝介紹如下：1，鑄造工藝。設(shè)計(jì)專用鑄造模具不 銹鋼管為芯，芯外鋁管澆鑄成型。該工藝的缺點(diǎn)是鋁液澆筑溫度較高（一般高于680°C )， 鋁-不銹鋼界面產(chǎn)生較厚的鐵鋁金屬間化合物反應(yīng)層，在冷卻過(guò)程中，該反應(yīng)層在熱應(yīng)力 的作用下發(fā)生貫穿性開(kāi)裂（鋁合金的熱膨脹系數(shù)約23. 4X1(T6/°C，奧氏體不銹鋼的熱膨脹 系數(shù)約16. 6 X 1(T6/°C，鋁-不銹鋼界面在鑄件冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力）鋁-不銹 鋼界面結(jié)合強(qiáng)度較低；2,常規(guī)焊接工藝。該工藝的特點(diǎn)是在不銹鋼管與鋁管配合界面區(qū)域 填充熔點(diǎn)較低的軟釬料及相應(yīng)的助焊劑，如錫基、鉛基焊料。鋁-不銹鋼界面一定厚度的 軟釬料層，在實(shí)現(xiàn)鋁、不銹鋼界面冶金結(jié)合的同時(shí)能夠通過(guò)自身屈服形變降低與消除鋁不 銹鋼焊接件在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。該工藝制備的復(fù)合管材鋁不銹鋼界面結(jié)合強(qiáng)度較 高，管材的航天力學(xué)適應(yīng)性、熱環(huán)境適應(yīng)性較好。但該工藝的缺點(diǎn)是軟釬焊焊料一般需配合 助焊劑使用，焊劑在焊接過(guò)程中扮演著非常重要的角色，除了起到清除被焊母材表面氧化 膜的作用外，還起到焊接環(huán)境的保護(hù)作用。對(duì)于鋁-不銹鋼管類材料復(fù)合（焊接），只能采 用膏狀焊料（焊劑、焊料等的膏狀混合物）或其他形式的焊料配合焊劑進(jìn)行界面填充。焊 接過(guò)程中，焊劑將產(chǎn)生大量氣體。在復(fù)合管此種細(xì)長(zhǎng)近似于封閉的界面結(jié)構(gòu)形式下，排氣非 常困難，界面處氣體壓強(qiáng)增大，會(huì)使液態(tài)焊料擠出，從而導(dǎo)致界面冶金結(jié)合率（釬著率）較 低，一般不高于40%。3,擠壓成型工藝。不銹鋼管與鋁坯裝配后裝入擠壓機(jī)擠壓筒進(jìn)行擠 壓成型。擠壓成型工藝通過(guò)鋁、不銹鋼管界面區(qū)域各自一定量形變，二者新鮮表面在較高溫 度、較大垂直壓應(yīng)力的作用下實(shí)現(xiàn)界面冶金結(jié)合并具有較高的結(jié)合率。該工藝的缺點(diǎn)是擠 壓過(guò)程中不能準(zhǔn)確控制不銹鋼管的形變量，導(dǎo)致不銹鋼管的壁厚、內(nèi)孔圓度、內(nèi)孔同軸度等 尺寸偏離。4,拉拔成型工藝，鋁管預(yù)先固定約束，不銹鋼管在鋁管內(nèi)孔拉入。若實(shí)現(xiàn)鋁與不 銹鋼界面的冶金結(jié)合，鋁、不銹鋼界面區(qū)域須有較大的形變量并露出新鮮表面并在界面垂 直方向較大的壓應(yīng)力作用下才可實(shí)現(xiàn)。該工藝的缺點(diǎn)是固定約束的鋁管與拉拔而入的不銹 鋼管不能產(chǎn)生較大的形變并且較大的形變對(duì)不銹鋼管的壁厚、內(nèi)孔圓度、內(nèi)孔同軸度等尺 寸與公差產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
[0005] 針對(duì)上述鋁不銹鋼復(fù)合管材制備工藝的不足，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了 一種熱壓釬焊與熱等 靜壓處理相結(jié)合的鋁不銹鋼復(fù)合管材制備工藝。該工藝制備的鋁-不銹鋼復(fù)合管材包含三 層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層金屬不銹鋼、外層金屬鋁合金，中間層應(yīng)力緩解金屬，三層金屬間界面有焊料 填充。該制備工藝可實(shí)現(xiàn)復(fù)合管界面100%冶金結(jié)合，滿足航天器產(chǎn)品機(jī)械振動(dòng)力學(xué)適應(yīng)性 要求，滿足航天器產(chǎn)品-180?280°C熱環(huán)境適應(yīng)性要求，此外，復(fù)合管具有較高直線度，內(nèi) 層不銹鋼管軸線直線度優(yōu)于〇. 2/300mm。
[0006] 本發(fā)明涉及的復(fù)合管制備工藝，除空間飛行器熱控用鋁/不銹鋼復(fù)合管材外，還 可應(yīng)用于其他金屬材質(zhì)復(fù)合管材制備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制 備方法。
[0008] -種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管，所述復(fù)合管為金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)，其中由 內(nèi)到外依次為不銹鋼管、電鍍層、應(yīng)力緩解金屬層、焊料填充層和鋁合金管；所述不銹鋼管、 電鍍層、應(yīng)力緩解金屬層、焊料填充層和鋁合金管順次包覆相連，各相連界面均為冶金結(jié) 合，結(jié)合率為1〇〇%。復(fù)合管結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖1。
[0009] 所述不銹鋼管的材質(zhì)為奧氏體型不銹鋼，型號(hào)為304、302、321、347、316L、316、 317L、或 317。
[0010] 所述應(yīng)力緩解金屬層的材質(zhì)為Cu、Au或Ag。
[0011] 所述焊料填充層的材質(zhì)為Zn-Al系合金和Al-Si系合金中的一種。
[0012] 所述鋁合金管的材質(zhì)型號(hào)為6063或3A21。
[0013] 所述不銹鋼管的內(nèi)壁加工為光滑或加工有槽道；所述應(yīng)力緩解金屬層的厚度為 0. Imm?I. Omm ;所述焊料填充層的厚度為0. 03mm?0. IOmm ;所述錯(cuò)合金管為圓形管或異 型截面管。
[0014] 所述電鍍層的材質(zhì)為鎳、銅、金或銀。
[0015] 所述空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的長(zhǎng)度為IOOmm?1200mm。
[0016] 所述空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管中不銹鋼管的軸線直線度優(yōu)于 0· 2/300mm。
[0017] 一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法，采用熱等靜壓工藝在不銹 鋼管表面制備應(yīng)力緩解金屬管，然后采用熱壓釬焊工藝實(shí)現(xiàn)應(yīng)力緩解金屬管與鋁合金管的 焊接，最后再熱等靜壓處理制備得到所述空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管材；其中所 述應(yīng)力緩解金屬管的制備過(guò)程中，無(wú)焊料填充。
[0018] 一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法，其具體步驟如下：
[0019] (1)將不銹鋼管外表面進(jìn)行改性處理，電鍍上一層電鍍層；
[0020] (2)應(yīng)力緩解金屬層的制備：采用熱等靜壓擴(kuò)散焊工藝在改性的不銹鋼管外表面 制備應(yīng)力緩解金屬層。
[0021] 將改性的不銹鋼管與應(yīng)力緩解金屬管進(jìn)行裝配，兩端采用真空釬焊工藝進(jìn)行真空 密封；釬焊料選用銀基焊料；焊接溫度高于80(TC，真空度優(yōu)于10_ 3Pa。對(duì)密封件進(jìn)行熱等 靜壓擴(kuò)散焊，然后將應(yīng)力緩解金屬管加工成所需厚度的應(yīng)力緩解金屬層。不銹鋼管與應(yīng)力 緩解金屬管真空包套示意圖見(jiàn)附圖2。
[0022] (3)熱壓釬焊焊料的準(zhǔn)備：將焊料加工成箔材；
[0023] (4)包覆有電鍍層和應(yīng)力緩解金屬層的不銹鋼管與鋁合金管的熱壓釬焊：將鋁合 金加工成帶凹槽的平板，對(duì)表面包覆有應(yīng)力緩解金屬層的不銹鋼管、帶凹槽的鋁合金平板、 焊料箔材進(jìn)行表面清洗，按照?qǐng)D3所示進(jìn)行裝配；對(duì)所得裝配組件進(jìn)行熱壓釬焊；焊接溫度 為350°C?600°C，保溫時(shí)間為5min?30min，壓力為5MPa?20MPa ;
[0024] (5)熱壓釬焊組件的熱等靜壓真空包套：對(duì)步驟（4)所得鋁-不銹鋼熱壓釬焊件 進(jìn)行外形加工與真空包套；包套工藝及包套結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)附圖4。
[0025] (6)鋁-不銹鋼熱壓釬焊件熱等靜壓處理；處理溫度為300°C?500°C，壓力為 IOOMPa?200MPa，時(shí)間為L(zhǎng) 0?6. 0小時(shí)；
[0026] (7)熱等靜壓包套去除與鋁合金管外形加工，得到一種空間飛行器熱控用鋁-不 銹鋼復(fù)合管。
[0027] 所述電鍍層的材質(zhì)為鎳、銅、金或銀金屬，所述電鍍層厚度不大于ΙΟμπι。
[0028] 所述應(yīng)力緩解金屬層的材質(zhì)為Cu、Au或Ag金屬。
[0029] 所述熱等靜壓擴(kuò)散焊工藝中，應(yīng)力緩解金屬層直接作為熱等靜壓真空包套材料， 真空包套工藝采用真空釬焊，焊接溫度不低于800°C，焊接真空度優(yōu)于10_ 3Pa。
[0030] 所述應(yīng)力緩解金屬層的厚度為〇· Imm?3. 0mm。
[0031] 所述焊料填充層的厚度為〇· 03mm?0· 20mm。
[0032] 所述熱壓釬焊前，將鋁合金加工成帶半圓形凹槽的平板，再與包覆有應(yīng)力緩解金 屬層的不銹鋼管及焊料進(jìn)行裝配。
[0033] 所述熱壓釬焊工藝參數(shù)：溫度為500°C?600°C，壓力為5MPa?20MPa。
[0034] 所述真空包套所使用的包套材料的氧含量小于50ppm，包套內(nèi)真空度達(dá)到10_3Pa。
[0035] 所述熱等靜壓處理的工藝參數(shù)：溫度為350°C?500°C，壓力為IOOMPa?200MPa， 保溫保壓時(shí)間為I. 0?6. 0小時(shí)。
[0036] 本發(fā)明的有益效果為：
[0037] ①本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)鋁-不銹鋼復(fù)合管結(jié)合界面100%的冶金結(jié)合；
[0038] ②本發(fā)明工藝制備的鋁-不銹鋼復(fù)合管直線度高，內(nèi)層不銹鋼管軸線直線度優(yōu)于 0. 2/300mm ；
[0039] ③本發(fā)明工藝制備的鋁-不銹鋼復(fù)合管滿足航天器產(chǎn)品熱環(huán)境適應(yīng)性要求，能夠 耐受最低_180°C、最高280°C冷熱交變熱循環(huán)、高低溫存貯及熱沖擊；
[0040] ④本發(fā)明工藝制備的鋁-不銹鋼復(fù)合管具有非常高的耐機(jī)械振動(dòng)力學(xué)性能，滿足 空間飛行器熱控材料力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為本發(fā)明空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖Ia為其 沿軸向平行方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖Ib為其沿軸向垂直方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明不銹鋼管與應(yīng)力緩解金屬管熱等靜壓擴(kuò)散焊真空包套結(jié)構(gòu)示意示 意圖，其中圖2a為其沿軸向平行方向剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2b為其沿軸向垂直方向剖面結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明表面包覆有應(yīng)力緩解金屬管的不銹鋼管與鋁合金管熱壓釬焊裝配 示意圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明鋁-不銹鋼熱壓釬焊組件熱等靜壓真空包套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖中標(biāo)號(hào)：
[0046] 1-不銹鋼管；2-電鍍層；3-應(yīng)力緩解金屬層；4-焊料填充層；5-鋁合金管；6-應(yīng) 力緩解金屬包套；7-真空釬焊第一焊縫；8-真空釬焊第二焊縫；9-覆電鍍層和應(yīng)力緩解層 的不銹鋼管；10-焊料箔材；11-帶凹槽的鋁平板；12-真空包套外殼；13-真空包套第一外 端蓋；14-真空包套內(nèi)端蓋；15-真空包套第二外端蓋；16-真空包套抽氣管；17-熱壓釬焊 組件加工后的鋁合金管；18-鋁-不銹鋼界面（包含電鍍層、應(yīng)力緩解金屬層和焊料層）； 19-真空包套第一焊縫；20-真空包套第二焊縫；21-真空包套第三焊縫；22-真空包套第四 焊縫；23-真空包套第五焊縫；24-真空包套第六焊縫；25-真空包套第七焊縫。

【具體實(shí)施方式】
[0047] 本發(fā)明提供了一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法，下面結(jié)合附 圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0048] 實(shí)施例1
[0049] 某空間飛行器熱控系統(tǒng)冷凝器用某規(guī)格輕質(zhì)、耐壓、高傳熱能力鋁-不銹鋼復(fù)合 管。
[0050] 鋁-不銹鋼復(fù)合管結(jié)構(gòu)：內(nèi)層不銹鋼管1材質(zhì)為304奧氏體不銹鋼，外層鋁合金管 5型號(hào)為6063,應(yīng)力緩解金屬層3材質(zhì)為純銀，釬焊料為AlSiMgl2-2箔材。
[0051] 錯(cuò)-不銹鋼復(fù)合管規(guī)格：不銹鋼管1外徑為6_，壁厚為0. 8_，錯(cuò)合金管5為異形 截面管材，鋁-不銹鋼復(fù)合管總長(zhǎng)度為270mm。
[0052] 一、制備過(guò)程：
[0053] 鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備工藝采用熱壓釬焊及2次熱等靜壓處理的工藝路線，主 要步驟包括以下幾個(gè)方面：
[0054] ⑴不銹鋼管1外表面改性處理：
[0055] 材質(zhì)為304不銹鋼，外徑為6mm、壁厚為0· 8mm、長(zhǎng)為290mm的不銹鋼管1外表面除 銹、除油、化學(xué)清洗、烘干后在不銹鋼管外表面電鍍銅，銅層厚度5 μ m?8 μ m ;電鍍銅過(guò)程 中對(duì)不銹鋼管1內(nèi)孔表面進(jìn)行保護(hù)，保證不銹鋼管1內(nèi)孔不被鍍液污染。
[0056] ⑵應(yīng)力緩解金屬層3制備：
[0057] 應(yīng)力緩解金屬層3材質(zhì)選純銀，將銀加工成長(zhǎng)為280mm，壁厚為2mm的管材，將外表 面改性的不銹鋼管1按附圖2方式套入在銀管內(nèi)，裝配間隙0. Imm以內(nèi)。端部采用真空釬 焊工藝進(jìn)行真空密封，焊料選用AgCuPd焊絲，焊接溫度840°C?860°C，保溫時(shí)間為3min? lOmin，焊接過(guò)程中爐內(nèi)真空度優(yōu)于l(T3Pa。對(duì)不銹鋼與銀的真空焊接件進(jìn)行熱等靜壓處理。 熱等靜壓溫度600°C?750°C，時(shí)間為1小時(shí)，壓力不小于150MPa。熱等靜壓完成后對(duì)純銀 層進(jìn)行加工，將銀層厚度控制在〇. 2_左右。
[0058] ⑶釬焊料準(zhǔn)備：
[0059] 釬焊料的材質(zhì)為AlSiMgl2-2箔材；厚度為0. 03mm。使用前用丙酮溶液超聲波清 洗干凈。
[0060] ⑷裝配：
[0061] 將6063鋁加工成帶半圓形凹槽的平板。將覆有銀應(yīng)力緩解金屬層3的304不銹 鋼管1、帶有半圓槽的6063鋁板、AlSiMgl2-2焊料用丙酮溶劑超聲波清洗干凈，烘干后，依 據(jù)附圖3裝配。裝配間隙均為0· 1mm。
[0062] (5)裝配組件熱壓釬焊：
[0063] 對(duì)步驟⑷裝配的組件進(jìn)行熱壓釬焊，焊接溫度為590°C，保溫時(shí)間為lOmin，壓力 為15MPa。具體操作過(guò)程：先抽真空至優(yōu)于10_ 3Pa，升溫至590°C并加壓15MPa，保溫IOmin 后隨爐冷卻。
[0064] (6)熱壓釬焊件外形加工并真空包套：
[0065] ①將（5)完成后的熱壓釬焊件加工成外圓直徑大于鋁-不銹鋼復(fù)合管異形截面最 大外圓直徑的圓管。
[0066] ②裝配前，對(duì)純銀包套組件進(jìn)行清洗、無(wú)水乙醇脫水、烘干、除氣、退火處理。退火 的工藝參數(shù)：溫度為600°C，真空度優(yōu)于5X 10_3Pa，排氣5. O小時(shí)。
[0067] ③將鋁-不銹鋼復(fù)合管與包套材料按附圖4所示進(jìn)行裝配，裝配間隙為0. 1_，再 用真空電子束焊接方法對(duì)各條焊縫進(jìn)行密封。
[0068] ④包套熱真空除氣，工藝參數(shù)：450°C條件下，真空度優(yōu)于10_3Pa，維持3小時(shí)。
[0069] ⑤包套密封，包套熱真空除氣結(jié)束后，采用壓焊鉗對(duì)真空包套抽氣管16夾斷密封 并對(duì)端口焊接。
[0070] ⑴熱等靜壓處理：
[0071] 將裝有鋁-不銹鋼復(fù)合管的真空包套放入熱等靜壓設(shè)備中進(jìn)行熱處理。工藝參 數(shù)：溫度為450°C?480°C，壓力為150MPa?160MPa，時(shí)間為2. O小時(shí)。
[0072] (8)鋁管外形加工：
[0073] 熱等靜壓處理完成后，機(jī)加工方法首先去除等靜壓銅包套，然后加工復(fù)合管鋁殼 外形。
[0074] 二、上述工藝制備的鋁不銹鋼復(fù)合管達(dá)到的性能指標(biāo)：
[0075] ⑴鋁-不銹鋼復(fù)合管中不銹鋼管1內(nèi)孔軸線直線度優(yōu)于0. 2/300mm ;
[0076] ⑵錯(cuò)-不銹鋼復(fù)合管的結(jié)合界面冶金結(jié)合率為100% ;
[0077] ⑶鋁-不銹鋼復(fù)合管通過(guò)隨機(jī)機(jī)械振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程參照Q/W50. 5A-2007 《航天器組件環(huán)境試驗(yàn)方法第5部分：振動(dòng)試驗(yàn)》。試驗(yàn)結(jié)束后外觀及結(jié)合面無(wú)變化。
[0078]

【權(quán)利要求】
1. 一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法，其特征在于：采用熱等靜壓 工藝在不銹鋼管表面制備應(yīng)力緩解金屬管，然后采用熱壓釬焊工藝實(shí)現(xiàn)應(yīng)力緩解金屬管與 鋁合金管的焊接，最后再熱等靜壓處理制備得到所述空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管 材；其中所述應(yīng)力緩解金屬管的制備過(guò)程中，無(wú)焊料填充。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法，其特 征在于，具體步驟如下： (1) 將不銹鋼管外表面進(jìn)行改性處理，電鍍上一層電鍍層； (2) 應(yīng)力緩解金屬層的制備：采用熱等靜壓擴(kuò)散焊工藝在改性的不銹鋼管外表面制備 應(yīng)力緩解金屬層； (3) 熱壓釬焊焊料的準(zhǔn)備：將焊料加工成箔材； (4) 包覆有電鍍層和應(yīng)力緩解金屬層的不銹鋼管與鋁合金管的熱壓釬焊：將鋁合金加 工成帶凹槽的平板，對(duì)表面包覆有應(yīng)力緩解金屬層的不銹鋼管、帶凹槽的鋁合金平板、焊料 箔材進(jìn)行表面清洗，然后裝配；對(duì)所得裝配組件進(jìn)行熱壓釬焊； (5) 熱壓釬焊組件的熱等靜壓真空包套：對(duì)步驟（4)所得鋁-不銹鋼熱壓釬焊件進(jìn)行 外形加工與真空包套； (6) 鋁-不銹鋼熱壓釬焊件熱等靜壓處理； (7) 熱等靜壓包套去除與鋁管外形加工，得到一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合 管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 不銹鋼管的材質(zhì)為奧氏體型不銹鋼，型號(hào)為304、302、321、347、316L、316、317L*317。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 應(yīng)力緩解金屬層的材質(zhì)為Cu、Au或Ag。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 焊料填充層的材質(zhì)為Zn-Al系合金和Al-Si系合金中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 鋁合金管的材質(zhì)型號(hào)為6063或3A21。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 電鍍層的材質(zhì)為鎳、銅、金或銀金屬，所述電鍍層厚度不大于10 μ m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 應(yīng)力緩解金屬層的材質(zhì)為Cu、Au或Ag金屬。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所述 熱等靜壓擴(kuò)散焊工藝中，應(yīng)力緩解金屬層直接作為熱等靜壓真空包套材料，包套工藝采用 真空釬焊，焊接溫度不低于80(TC，焊接真空度優(yōu)于l(T 3Pa。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所 述應(yīng)力緩解金屬層的厚度為〇. 1mm?3. 0mm。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所 述焊料填充層的厚度為0. 03mm?0. 20mm。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所 述熱壓釬焊前，將鋁合金加工成帶半圓形凹槽的平板，再與包覆有應(yīng)力緩解金屬層的不銹 鋼管及焊料進(jìn)行裝配。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所 述熱壓釬焊工藝參數(shù)：溫度為500°C?600°C，壓力為5MPa?20MPa。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所 述真空包套所使用的包套材料的氧含量小于50ppm，包套內(nèi)真空度達(dá)到l(T 3Pa。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管的制備方法：所 述熱等靜壓處理的工藝參數(shù)：溫度為350°C?500°C，壓力為lOOMPa?200MPa，保溫保壓時(shí) 間為1. 0?6. 0小時(shí)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管，其特征在于：所 述不銹鋼管的內(nèi)壁加工為光滑或加工有槽道。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管，其特征在于：所 述空間飛行器熱控用鋁-不銹鋼復(fù)合管中不銹鋼管的軸線直線度優(yōu)于〇. 2/300_。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK104227338SQ201410348089
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】陸艷杰, 張小勇, 苗建印, 林晨光, 張紅星, 李新成 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院, 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部