搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头及其制造工艺的制作方法及注意事项

　　一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头及其制造工艺的制作方法

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明设及用于侣合金的低烙点有色金属焊接的揽拌摩擦焊用的揽拌头及其制 造工艺。

　　【背景技术】

　　[0002] 揽拌摩擦焊是一种新兴的固相连接技术，主要通过揽拌头与被焊工件之间的摩擦 热来加热被焊工件，并通过揽拌头的摩擦、揽拌作用实现被焊工件之间的连接。由于揽拌摩 擦焊的特殊连接机理，使得揽拌头成为揽拌摩擦焊的关键部件，在工作过程中揽拌头会受 到巨大的机械力W及高溫的作用，因此对于揽拌头的高溫稳定性及热强性有着特殊要求。 目前揽拌头材质有不诱钢、工具钢、高溫合金W及陶瓷等。揽拌摩擦焊的主要工作对象为 侣、儀等低烙点金属，工作溫度一般在400-500°C之间，高溫合金和陶瓷等虽然能达到更高 的工作溫度，但考虑到加工、成本控制的诸多方面的因素，焊接侣、儀等低烙点金属的揽拌 头还是W不诱钢、工具钢等材质为主，通过机械加工、热处理等工艺，加工出满足使用要求 的揽拌头。如W18-8不诱钢为例，将棒材原料按图纸加工成规定形状，再通过热处理或表面 处理等工艺来进一步改善揽拌头的使用性能。运样制作出来的揽拌头在使用前期能够很好 的工作，但由于在工作过程中受到机械力的作用，会对揽拌头造成十分严重的磨损，致使其 性能急剧下降，出现产热不均、工作质量差等诸多问题，运就极大的限制了揽拌头的使用寿 命。

　　[0003] 因此，现阶段急需一种能够用于侣、儀等低烙点金属焊接的揽拌头材料，能够在保 证工作性能的前提下，提高揽拌头的使用寿命，运对低烙点金属的焊接具有极为深远的意 义。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的目的是提供一种揽拌摩擦焊用的高氮钢揽拌头及其制造工艺，制造揽拌 头的高氮钢材料强度高，疲劳寿命长，使得所制造的揽拌头具有强度高、产热稳定、使用寿 命长的优点，完全能够满足侣合金等低烙点有色金属对揽拌性能的要求。为达到此目的，本 发明采用如下技术方案：

　　[0005] -种揽拌摩擦焊用的高氮钢揽拌头及其制造工艺，所述制造揽拌头的髙氮钢W重 量百分比计由下列元素组成:Mn:16-19%;Cr:20-30%;N:0.5-0.9%;Mo:1.5-2.5%;Ni:< 0.2%;S: <0.03%;P: <0.03%;C: <0.03%;Si: <0.4%,余量为铁及不可避免杂质。

　　[0006]优选，所述制造揽拌头的高氮钢W重量百分比计由下列元素组成：111:16.5-18.5% ；Cr :22-28%；N:0.6-〇.8%；Mo: 1.7-2.3% ；Ni : < 0.2%；S: <0.03%；P: <0.03%； C: <0.03%;Si: <0.4%，余量为铁及不可避免杂质。

　　[0007]所述的一种揽拌摩擦焊用的高氮钢揽拌头的制造工艺包含如下步骤：

　　[000引 （1)加热锻造:高氮钢粗胚加热至900-1000°C之间经锻造加工制成直径为35mm的 棒材；

　　[0009] (2)退火:高氮钢棒材加热至730-750°C之间，保溫2.5-3小时，再缓慢降溫至550-500°C之间，保溫1-1.5小时，最后随炉冷却至室溫；

　　[0010] (3)切削：退火高氮钢棒材切削成直径为30mm粗胚，按照相应尺寸标准对粗胚进行 锐削加工，制得高氮钢揽拌头半成品，最后对除揽拌针和轴肩意外的其他部位抛光；

　　[0011] (4)泽火:将揽拌头加热至730-750°C后，保溫1.5-2小时，空冷至室溫，将揽拌针与 轴肩位置置于感应线圈中，加热2-2.5s后立即水冷。

　　[0012] 退火过程中炉内充入氮气W减少氮元素溢出，炉内压强维持在2±0.化化左右，感 应加热时，感应线圈的频率控制在750-800曲Z之间。

　　[0013]本发明与现有技术相比，具有如下显著效果：

　　[0014] 1)本发明的高氮钢揽拌头的高溫强度高。本发明中主揽拌头是W高氮钢为原料， 高氮钢中W氮作为强化元素，并通过与儘、钢等元素的配合，使其在400°C-600°C之间具有 极佳的高溫强度，因此该揽拌头在400°C-600°C之间高溫性能好。

　　[0015] 2)本发明的高氮钢揽拌头表面状态稳定。揽拌头在加工过程中进行了表面处理， 使揽拌头的表面状态更加稳定，不会因为使用时间过长导致揽拌头表面出现"光化"或"毛 化"现象，造成使用过程中产热不稳定、产品质量下降等问题。

　　[0016] 3)本发明的高氮钢揽拌头综合性价比高。该揽拌头采用高氮钢制造而成，加工过 程中对揽拌头表面进行了处理，在最大限度的保持高氮钢性能的同时有改善了揽拌头的表 面状态，使得所制造的揽拌头具有很好综合性能。而高氮钢主要W氮作为强化元素，极大的 降低了材料的成本，因此采用高氮钢制造揽拌头在价格上具有很大优势。综上所述高氮钢 揽拌头就有非常好的市场价值和应用前景。

　　【具体实施方式】

　　[0017]下面结合实施例对本发明作进一步说明：

　　[0018]本发明一种揽拌摩擦焊的高氮钢揽拌头及其制造工艺，其中揽拌头的制造工艺包 含如下步骤：

　　[0019] (1)将高氮钢的粗胚真空加热到950°C左右，将加热后的高氮钢粗胚放入压膜锻造 机中进行冲压锻造，经多次冲压锻造之后将高氮钢粗胚加工成直径为35mm的高氮钢棒材；

　　[0020] (2)将锻造的高氮钢棒材加热至750°C，并保溫3小时，再将溫度缓慢降至550°C左 右，保溫1.5小时，最后高氮钢棒材随炉冷却至室溫，整个退火过程中在炉内充入氮气作为 保护气体，W减少高氮钢棒材中氮元素的溢出；

　　[0021] (3)先将高氮钢棒材切割成长度为150mm的短棒，再对其进行粗加工，加工成直径 为30mm的揽拌头粗胚，按照图纸的尺寸要求对揽拌头粗胚进行切削加工，最后对揽拌头的 除揽拌针和轴肩的其他位置进行抛光处理；

　　[0022] (4)将所制得揽拌头加热至730°C后，保溫1.5小时后空冷至室溫，再对揽拌头的轴 肩和揽拌着进行表面泽火处理，将揽拌针和轴肩放置在感应线圈中，感应线圈的频率设置 为750曲Z，加热2s后迅速水冷。

　　[0023]为满足不同侣合金材料对揽拌头性能的要求，对制作揽拌头的高氮钢成分做出了 调整，实施例1-4的具体成分如表1所示：

　　[0024] 表 1

　　[0026]对高氮钢揽拌头的抗弯强度，使用寿命进行测试，测试结果如表2所示。采用6061 侣合金试板对揽拌头的使用寿命进行测试，其中揽拌头转速为90化/min,焊接速度为80mm/ min。

　　[0027]表 2

　　[0029]本发明的高氮钢揽拌头主要用于侣及侣合金、儀及儀合金的低烙点有色金属的焊 接，本揽拌头强度高，使用寿命长，焊接质量好、制造成本低等优点，非常适合大规模工业生 产的应用。

　　【主权项】

　　1. 一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头，其特征在于，搅拌头由高氮钢材料制成，所述高 氮钢以重量百分比计由下列元素组成 :]\&1:16-19%;0:2〇-30%4:0.5-〇.9%;]\1〇:1.5-2.5%;Ni: <0.2%;S: <0.03%;P: <0.03%;C: <0.03%;Si: <0.4%,余量为铁及不可避 免杂质。2. 根据权利要求1所述的一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头，其特征在于，所述高氮钢 材料以重量百分比计由下列元素组成:Mn:16.5-18.5%;Cr:22-28% ;N: 0.6-0.8% ;Mo: 1.7-2.3%;Ni: <0.2%;S: <0.03%;P: <0.03%;C: <0.03%;Si: <0.4%,余量为铁及不 可避免杂质。3. 根据权利要求1-2所述的一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头的制造工艺，其特征在 于，包含如下制造工艺步骤： (1) 加热锻造:高氮钢粗胚加热至900-1000°C之间经锻造加工制成直径为35±lmm的棒 材； (2) 退火：高氮钢棒材加热至730-750°C，保温2.5-3小时，再缓慢降温至500-550°(3之 间，保温1-1.5小时，最后随炉冷却至室温； (3) 切削：后退火高氮钢棒材切削成直径为30±0.5mm粗胚，按照相应尺寸标准对粗胚 进行铣削加工，制得高氮钢搅拌头半成品，再对搅拌头中除搅拌针和轴肩以外的其他部位 抛光； (4) 淬火:将搅拌头以20±5°C/min的速率加热至730-750°C后，保温1.5-2小时，空冷至 室温，再将搅拌针与轴肩置于感应线圈中，加热2-2.5s后立即水冷。4. 根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头及其制造工艺，其特征在 于，所述退火过程在氮气气氛下进行，压强在12 ± 0.5kPa。5. 根据权利要求3所述的一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头及其制造工艺，其特征在 于，感应加热过程中感应线线圈的频率在750-800kHz之间。

　　【专利摘要】本发明公开了一种搅拌摩擦焊用的高氮钢搅拌头及其制造工艺。制造搅拌头的高氮钢材料以重量百分比计，含有以下元素：Mn:16-19％；Cr:20-30％；N:0.5-0.9％；Mo:1.5-2.5％；Ni:≤0.2％；S:≤0.03％；P:≤0.03％；C:≤0.03％；Si:≤0.4％,余量为铁及不可避免杂质。该高氮钢材料强度高、抗蠕变、疲劳性能好，采用该高氮钢材料制作搅拌头，并对搅拌头进行热处理，使得所制作的搅拌头强度高，使用寿命长，产热稳定，能够满足铝合金等低熔点有色金属对搅拌头性能的要求。

　　【IPC分类】C22C38/38, C22C30/00, B23P15/00, C22C38/58, B23K20/12, C21D8/00, C22C38/22, C22C38/44

　　【公开号】CN105436699

　　【申请号】CN201510991313

　　【发明人】周琦, 孔见, 王克鸿, 蔡雅君, 孙宏宇, 周春东

　　【申请人】江苏烁石焊接科技有限公司

　　【公开日】2016年3月30日

　　【申请日】2015年12月25日

　　一种一体化摩擦焊接装置的制造方法

　　【技术领域】

　　[0001 ]本发明创造属于焊接机械领域，具体涉及一种一体化摩擦焊接装置。

　　【背景技术】

　　[0002]随着工业技术的不断发展，新型焊接装置和焊接方法日新月异，摩擦焊是一种利用压力和摩擦热使工件连接在一起的固态连接方法，焊接时，由电动机带动一个工件旋转，同时把另一工件压向旋转工件，使其接触面相互摩擦产生热量和一定塑性变形，然后减速停止旋转，同时施加顶锻压力完成焊接，但是现在我国摩擦焊接装备功能性不全，技术含量不高，亟待于自动化水平的提高，因此，推广一种一体化摩擦焊接装置是很有必要的。

　　发明创造内容

　　[0003]本发明创造的目的就在于为了解决上述问题而提供一种一体化摩擦焊接装置。

　　[0004]本发明创造通过以下技术方案来实现上述目的:

　　[0005]—种一体化摩擦焊接装置，包括主电机、中间体、滑移固定板、焊接搅拌轴，整个装置依托滑移固定板进行设置，所述滑移固定板水平放置，两端固定有型钢支腿，所述滑移固定板上安装固定可移动所述中间体，所述中间体顶部固定有所述主电机，焊接件设置在所述滑移固定板底部，所述中间体顶部设置有搅拌轴端盖，所述主电机端部连接电机输出轴，所述电机输出轴端部安装有主齿轮，所述主齿轮水平配合有从动齿轮，所述搅拌轴承端盖内装配有所述焊接搅拌轴，所述焊接搅拌轴中间连接有连接杆，所述连接杆下端连接有搅拌接头，所述搅拌接头底部安装有搅拌针，所述焊接搅拌轴靠近所述搅拌轴端盖一侧内部装配有轴承，所述焊接搅拌轴竖直安装在所述中间体中间。

　　[0006]上述结构中，打开所述主电机开关，所述电机输出轴带动所述主齿轮转动，配合从动齿轮带动所述焊接搅拌轴转动，通过所述焊接接头带动所述搅拌针高速旋转，所述搅拌针深入到所述焊接块焊缝内，中间体可以带动焊接装置对焊接块进行滑移焊接，滑移固定板对整个装置其固定作用。

　　[0007]为了进一步提高焊接效率，所述主电机端部连接电机输出轴，所述电机输出轴端部安装有主齿轮。所述主齿轮水平配合有从动齿轮。

　　[0008]为了进一步提高焊接效率，所述搅拌轴承端盖内装配有所述焊接搅拌轴，所述焊接搅拌轴中间连接有连接杆，所述连接杆下端连接有搅拌接头，所述搅拌接头底部安装有搅拌针。

　　[0009]有益效果在于:采用龙门式摩擦搅拌焊接装置，节省了生产工作空间，配合滑移焊接装置，提高了焊接效率，整个装置设置简单，操作方便。

　　【附图说明】

　　[0010]图1是本发明创造所述一种一体化摩擦焊接装置的主视图；

　　[0011 ]图2是本发明创造所述一种一体化摩擦焊接装置的滑移装置剖视图。

　　[0012]1、主电机;2、搅拌轴端盖;3、中间体;4、滑移固定板;5、支腿;6、焊接件;7、搅拌接头;8、搅拌针;9、连接杆；10、焊接搅拌轴；11、电机输出轴；12、主齿轮；13、轴承；14、从动齿轮。

　　【具体实施方式】

　　[0013]下面结合附图对本发明创造作进一步说明:

　　[0014]如图1-图2所示，一种一体化摩擦焊接装置，包括主电机1、中间体3、滑移固定板4、焊接搅拌轴1，整个装置依托滑移固定板4进行设置，所述滑移固定板4水平放置，两端固定有型钢支腿5，所述滑移固定板4上安装固定可移动所述中间体3，所述中间体3顶部固定有所述主电机I，焊接件6设置在所述滑移固定板4底部，所述中间体3顶部设置有搅拌轴端盖2，所述主电机I端部连接电机输出轴11，所述电机输出轴11端部安装有主齿轮12。所述主齿轮12水平配合有从动齿轮14，所述搅拌轴承端盖2内装配有所述焊接搅拌轴10，所述焊接搅拌轴10中间连接有连接杆9，所述连接杆9下端连接有搅拌接头7，所述搅拌接头7底部安装有搅拌针8，所述焊接搅拌轴10靠近所述搅拌轴端盖2—侧内部装配有轴承13，所述焊接搅拌轴1竖直安装在所述中间体3中间。

　　[0015]上述结构中，打开所述主电机I开关，所述电机输出轴11带动所述主齿轮12转动，配合从动齿轮14带动所述焊接搅拌轴10转动，通过所述焊接接头7带动所述搅拌针8高速旋转，所述搅拌针8深入到所述焊接件6焊缝内，中间体3可以带动焊接装置对焊接块进行滑移焊接，滑移固定板4对整个装置其固定作用。

　　[0016]为了进一步提高焊接效率，所述主电机I端部连接电机输出轴11，所述电机输出轴11端部安装有主齿轮12。所述主齿轮12水平配合有从动齿轮14，所述搅拌轴承端盖2内装配有所述焊接搅拌轴10，所述焊接搅拌轴10中间连接有连接杆9，所述连接杆9下端连接有搅拌接头7，所述搅拌接头7底部安装有搅拌针8，所述焊接搅拌轴10靠近所述搅拌轴端盖2—侧内部装配有轴承13，所述焊接搅拌轴10竖直安装在所述中间体3中间。

　　[0017]以上显示和描述了本发明创造的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明创造不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明创造的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明创造还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明创造范围内。本发明创造要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

　　【主权项】

　　1.一种一体化摩擦焊接装置，其特征在于:包括主电机、中间体、滑移固定板、焊接搅拌轴，整个装置依托滑移固定板进行设置，所述滑移固定板水平放置，两端固定有型钢支腿，所述滑移固定板上安装固定可移动所述中间体，所述中间体顶部固定有所述主电机，焊接件设置在所述滑移固定板底部，所述中间体顶部设置有搅拌轴端盖。2.根据权利要求1所述的一种一体化摩擦焊接装置，其特征在于:所述主电机端部连接电机输出轴，所述电机输出轴端部安装有主齿轮，所述主齿轮水平配合有从动齿轮。3.根据权利要求1所述的一种一体化摩擦焊接装置，其特征在于:所述搅拌轴承端盖内装配有所述焊接搅拌轴，所述焊接搅拌轴中间连接有连接杆，所述连接杆下端连接有搅拌接头，所述搅拌接头底部安装有搅拌针。4.根据权利要求1所述的一种一体化摩擦焊接装置，其特征在于:所述焊接搅拌轴靠近所述搅拌轴端盖一侧内部装配有轴承，所述焊接搅拌轴竖直安装在所述中间体中间。

　　【专利摘要】本发明创造公开了一种一体化摩擦焊接装置，包括主电机、中间体、滑移固定板、焊接搅拌轴，滑移固定板水平放置，两端固定有型钢支腿，滑移固定板上安装固定可移动中间体，中间体顶部固定有主电机，中间体顶部设置有搅拌轴端盖，主电机端部连接电机输出轴，电机输出轴端部安装有主齿轮，主齿轮水平配合有从动齿轮，搅拌轴承端盖内装配有焊接搅拌轴，焊接搅拌轴中间连接有连接杆，连接杆下端连接有搅拌接头，搅拌接头底部安装有搅拌针，焊接搅拌轴靠近搅拌轴端盖一侧内部装配有轴承，焊接搅拌轴竖直安装在中间体中间。有益效果在于：采用龙门式摩擦搅拌焊接装置配合滑移焊接装置，节省生产工作空间，提高焊接效率。

　　【IPC分类】B23K20/12, B23K20/26

　　【公开号】CN105436700

　　【申请号】CN201511022883

　　【发明人】杜秋

　　【申请人】天津市东海峰科技有限公司

　　【公开日】2016年3月30日

　　【申请日】2015年12月29日

　　镁基金属与铝基金属的连接方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明属于金属材料领域，具体涉及一种镁基金属与铝基金属的连接方法。

　　【背景技术】

　　[0002]镁基金属和铝基金属是应用广泛的轻质有色金属，实现镁基金属与铝基金属的连接有着十分重要的意义。这两种异种金属的焊接难点主要表现在以下几个方面:1)铝与镁为活泼金属，很容易与02化合而形成MgO和A1203氧化膜，尤其是A1203的结构致密且熔点很高(2050°C)，很难去除；氧化膜不仅阻碍两种金属的连接，而且易使接头区产生夹杂、裂纹等缺陷，使接头的力学性能变差;2)镁为密排六方结构，铝为面心立方结构，晶体结构的不同是铝与镁之间相互溶解度差的原因之一，较低的相互溶解度使两种金属形成熔合区十分困难，难以形成有效的结合;3)液态铝和液态镁中都可溶解大量的氢，这容易使熔合区在凝固时使氢来不及逸出而产生气孔，使得熔合区塑性和韧性降低，焊缝性能差;4)焊接时，接头区极易产生大量脆硬的镁铝金属间化合物，致使接头有较高的裂纹倾向，显著降低接头的韧塑性，这也是要实现镁基金属和铝基金属连接时所面临的最难解决的问题。

　　[0003]为了避免镁铝金属间化合物的生成，国内外许多学者都尝试了添加中间层的扩散连接方法。例如，刘蒙恩等人在题目为“Mg/Al异种材料瞬间液相过冷连接工艺研究”一文中采用瞬间液相扩散焊，以非晶态Ag-Cu合金做中间层，从而实现了 AZ31镁合金与5083铝合金的有效连接。由于在焊接过程中出现了液相，液相的出现使液相两侧金属的扩散速度过快导致铝与镁穿过中间层相互扩散形成大量镁铝金属间化合物，影响接头性能。赵丽敏等人在题目为“镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接”一文中采用锌夹层在356°C温度下对镁铝异种金属进行扩散焊连接，其原理是是先把锌热浸镀到铝合金表面进而再与镁合金进行扩散连接。

　　【发明内容】

　　[0004]本发明的发明人想到，采用磁控溅射、热浸镀等方法在扩散面上沉积镀层作为中间层，不仅工艺复杂、成本高，而且镀层的附着量、均一性和坚实性难以得到保证，影响接头的稳定性。因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的镁基金属与铝基金属的连接方法。

　　[0005]本发明解决上述技术问题所提出的技术方法是一种镁基金属与铝基金属的连接方法，所述镁基金属为纯镁或镁基合金，所述铝基金属为纯铝或铝基合金，镁基金属与铝基金属通过中间层连接，连接方法包括以下步骤:1)第一扩散过程:对铝基金属的扩散面和中间层的第一扩散面分别进行表面处理，然后利用真空扩散焊接工艺，在第一温度下对表面处理后的铝基金属和中间层进行扩散连接;2)第二扩散过程:对镁基金属的扩散面和中间层的第二扩散面分别进行表面处理，然后利用真空扩散焊接工艺，在第二温度下对表面处理后的镁基金属和中间层进行扩散连接，即得到通过中间层连接的镁基金属和铝基金属。由于铝基金属与中间层的扩散连接温度高于镁基金属与中间层的扩散连接温度，若使扩散连接温度在铝基金属与中间层的扩散连接温度区间内，会导致镁基金属与中间层之间析出大量的液相，且液相组织在扩散连接压力下易被挤出中间层，中间层失去阻隔铝基金属与镁基金属的作用，使接头处由于扩散而产生大量脆硬组织;若使扩散连接温度在镁基金属与中间层的扩散连接温度区间内，会导致铝基金属与中间层之间不能有效扩散连接，容易断裂;因此，本发明采用分步扩散连接工艺，第一温度高于第二温度，所得接头处无凝固(铸造)组织，不生成气孔、宏观裂纹等熔焊时的缺陷，且接头精度高、变形小、工艺稳定性强。

　　[0006]中间层由锌基金属、镍基金属或银基金属组成，其厚度为50-300μπι，其中，锌基金属为纯锌或锌基合金，镍基金属为纯镍或镍基合金，银基金属为纯银或银基合金。当中间层的厚度在上述数值范围内进一步减小，会导致铝基金属与镁基金属的扩散路径过短以至于相互接触形成脆硬的镁铝金属间化合物；当中间层的厚度在上述数值范围内进一步增大，会导致扩散连接后中间层残余厚度较厚(>200μπι)，以至于发生剪切时接头容易在强度较低的中间层金属处发生断裂，接头强度约等于中间层金属的强度，不利于接头强度的提高。

　　[0007]当中间层由锌基金属组成时，第一温度为350-380°C，第二温度为320-340°C。第一扩散过程和第二扩散过程的保温时间为30-240min，焊接压力为2-12Mpa，真空度大于

　　2.0Pa，升温速度为12-30°C/min，降温速度为5-15°C/min。

　　[0008]在放入扩散焊炉中之前，需要对扩散面进行表面处理，表面处理包括打磨、抛光和有机溶剂超声清洁处理，以去除扩散面上附着的氧化物或其他可能影响扩散工艺的杂质，并且使表面粗糙度达到要求。锌基金属的表面打磨依次采用800#、1200#、1500#砂纸，抛光采用粒度为W1.5的钻石抛光膏。铝基金属与镁基金属的表面打磨依次采用400#、800#、1200#砂纸，抛光采用粒度为W1.5的钻石抛光膏。所述有机溶剂超声清洁处理过程中，有机溶剂为无水乙醇，超声时间为5-15min。

　　【附图说明】

　　[0009]图1为实施例1中接头处的扫描电子显微镜照片。

　　【具体实施方式】

　　[0010]实施例1

　　[0011 ] 本实施例中所使用的铝基金属为尺寸为20mm X 10mm X 6mm的5083型铝合金，镁基金属为尺寸为20mm X 10mm X 3mm的ZK60型镁合金，中间层为厚度为200μπι的纯锌，具体步骤如下:

　　[0012]对上述5083型铝合金的扩散面依次使用400#、800#、1200#砂纸打磨，然后再使用粒度为W1.5的钻石抛光膏进行抛光，抛光后放入无水乙醇中超声清洗15min后将其吹干;对上述纯锌的第一扩散面依次使用800#、1200#、1500#砂纸打磨，然后再使用粒度为W1.5的钻石抛光膏进行抛光，抛光后放入无水乙醇中超声清洗15min后将其吹干;迅速将处理后的5083型铝合金与纯锌放入扩散焊炉中，固定好之后开始抽真空并进行扩散连接，以15°C/min的升温速度将温度升至365°C，之后保温120min，焊接压力为4MPa，真空度为1.3Pa。保温完成以后以5°C/min的降温速度冷却至100°C以下，停止抽取真空，打开炉子取出试件1-1。

　　[0013]采用与上述5083型铝合金相同的表面处理工艺，对ZK60型镁合金进行打磨、抛光和有机溶剂超声清洁处理。采用与上述纯锌的第一扩散面相同的表面处理工艺，对其第二扩散面进行打磨、抛光和有机溶剂超声清洁处理。迅速将处理后的ZK60型镁合金与试件1-1放入扩散焊炉中，固定好之后开始抽真空并进行扩散连接，以15°C/min的升温速度将温度升至335°C，之后保温120min，焊接压力为4MPa，真空度为

　　1.3Pa。保温完成以后以约5°C/min的降温速度冷却至100°C以下，停止抽取真空，打开炉子取出试件1-2，即得到通过纯锌中间层连接的5083型铝合金与ZK60型镁合金，由图1可以看出，接头处无凝固(铸造)组织，不生成气孔、宏观裂纹等缺陷，经测量，接头的剪切强度为24.3MPa。

　　[0014]对照例1

　　[0015]本实施例中所使用的铝基金属为尺寸为20mmX10mmX6mm的5083型铝合金，镁基金属为尺寸为20mm X 10mm X 3mm的ZK60型镁合金，中间层为厚度为200μπι的纯锌，具体步骤如下:

　　[0016]对上述5083型铝合金和ΖΚ60型镁合金的扩散面依次使用400#、800#、1200#砂纸打磨，然后使用粒度为W1.5的钻石抛光膏进行抛光，抛光后放入无水乙醇中超声清洗15min后将其吹干;对上述纯锌的两个扩散面依次使用800#、1200#、1500#砂纸打磨，然后再使用粒度为W1.5的钻石抛光膏进行抛光，抛光后放入无水乙醇中超声清洗15min后将其吹干;迅速将处理后的5083型铝合金、ZK60型镁合金与纯锌放入扩散炉中，固定好之后开始抽真空并进行扩散连接，以15°C/min的升温速度将温度升至365°C，之后保温120min，焊接压力为4MPa，真空度为1.3Pa。保温完成后以5°C/min的降温速度冷却至100°C以下，停止抽取真空，打开炉子取出试件2，即得到通过纯锌中间层连接的5083型铝合金与ZK60型镁合金。经测量，ZK60型镁合金与纯锌在高温下发生共晶反应生成大量液相组织，液相组织在扩散连接压力的作用下被挤出中间层形成“焊瘤”，导致接头的剪切强度仅为11.23MPa。

　　[0017]对照例2

　　[0018]本实施例中所使用的铝基金属为尺寸为20mm X 10mm X 6mm的5083型铝合金，镁基金属为尺寸为20mm X 10mm X 3mm的ZK60型镁合金，中间层为厚度为200μπι的纯锌，具体步骤如下:

　　[0019]对上述5083型铝合金和ΖΚ60型镁合金的扩散面依次使用400#、800#、1200#砂纸打磨，然后使用粒度为W1.5的钻石抛光膏进行抛光，抛光后放入无水乙醇中超声清洗15min后将其吹干;对上述纯锌的两个扩散面依次使用800#、1200#、1500#砂纸打磨，然后再使用粒度为W1.5的钻石抛光膏进行抛光，抛光后放入无水乙醇中超声清洗15min后将其吹干;迅速将处理后的5083型铝合金、ZK60型镁合金与纯锌放入扩散炉中，固定好之后开始抽真空并进行扩散连接，以15°C/min的升温速度将温度升至335°C，之后保温120min，焊接压力为4MPa，真空度为1.3Pa。保温完成后以5°C/min的降温速度冷却至100°C以下，停止抽取真空，打开炉子取出试件3，即得到通过纯锌中间层连接的5083型铝合金与ZK60型镁合金。结果表明，5083型铝合金与纯锌未能发生扩散连接，未能得到使用纯锌中间层连接的5083型铝合金与ZK60型镁合金接头。

　　[0020]对照例1与实施例1相比可知，由于对照例1中的扩散连接温度(365°C)远高于ZK60型镁合金与纯锌的扩散连接温度，因此，在试件2中，ZK60型镁合金与纯锌的扩散连接处，形成大量的凝固(铸造)组织，中间层金属被大量挤出而失去阻隔效果，使得铝镁相互扩散，连接处存在大量铝镁锌三元化合物和铝镁二元化合物，物相分布极不均匀，从而导致接头的综合力学性能远低于试件1-2中接头的综合力学性能。对照例2与实施例1相比可知，由于对照例2中的扩散连接温度(335°C)远低于5083型铝合金与纯锌的扩散连接温度，导致试件3中，5083型铝合金与纯锌的扩散程度极弱，5083型铝合金与ZK60型镁合金未能形成有效连接。

　　【主权项】

　　1.镁基金属与铝基金属的连接方法，包括以下步骤: 1)对铝基金属的扩散面和中间层的第一扩散面分别进行表面处理，然后利用真空扩散焊接工艺，在第一温度下对表面处理后的铝基金属和中间层进行扩散连接； 2)对镁基金属的扩散面和中间层的第二扩散面分别进行表面处理，然后利用真空扩散焊接工艺，在第二温度下对表面处理后的镁基金属和中间层进行扩散连接，即得到通过中间层连接的镁基金属和铝基金属； 其中，第一温度高于第二温度。2.如权利要求1所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:所述中间层由锌基金属、镍基金属或银基金属组成，其厚度为50-300μπι。3.如权利要求2所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:当中间层由锌基金属组成时，第一温度为350-380°C。4.如权利要求2所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:当中间层由锌基金属组成时，第二温度为320-340°C。5.如权利要求1所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:所述表面处理包括打磨、抛光和有机溶剂超声清洁处理。6.如权利要求5所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:锌基金属的表面打磨依次采用800#、1200#、1500#砂纸，抛光采用粒度为W1.5的钻石抛光膏。7.如权利要求5所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:镁基金属和铝基金属的表面打磨依次采用400#、800#、1200#砂纸，抛光采用粒度为W1.5的钻石抛光膏。8.如权利要求5所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:所述有机溶剂超声清洁处理过程中，有机溶剂为无水乙醇，超声时间为5-15min。9.如权利要求3或4所述的镁基金属与铝基金属的连接方法，其特征在于:保温时间为30-240min，焊接压力为2_12MPa，真空度大于2.0Pa，升温速度为12_30°C/min，降温速度为5-15°C/min。

　　【专利摘要】本发明公开了一种镁基金属与铝基金属的连接方法。镁基金属与铝基金属通过中间层连接，连接方法包括以下步骤：1)第一扩散过程：对铝基金属的扩散面和中间层的第一扩散面分别进行表面处理，然后利用真空扩散焊接工艺，在第一温度下对表面处理后的铝基金属和中间层进行扩散连接；2)第二扩散过程：对镁基金属的扩散面和中间层的第二扩散面分别进行表面处理，然后利用真空扩散焊接工艺，在第二温度下对表面处理后的镁基金属和中间层进行扩散连接，即得到通过中间层连接的镁基金属和铝基金属；第一温度高于第二温度，所得接头处无凝固(铸造)组织，不生成气孔、宏观裂纹等缺陷，且接头精度高、变形小、工艺稳定性强。

　　【IPC分类】B23K20/14, B23K20/24

　　【公开号】CN105436701

　　【申请号】CN201510932199

　　【发明人】潘厚宏, 郭雨菲

　　【申请人】西南交通大学

　　【公开日】2016年3月30日

　　【申请日】2015年12月15日