专利名称：一种无保护低温焊接铝基复合材料的方法
技术领域：
本发明提出一种无保护低温焊接铝基复合材料的方法。
铝基复合材料由于具有高比强度、高比刚度、高比模量、高耐磨性及尺寸稳定性等优点而受到人们的极大重视，目前已在航空航天、汽车工业等方面得到广泛应用，并愈来愈显示出强大的生命力。近年来随着对铝基复合材料基础及应用研究的深入，其焊接工艺及技术在国内外已开始引起重视，这是复合材料实用化必须解决的关键技术之一。铝基复合材料的焊接不仅要求基体于基体间要形成良好的冶金连接，而且要保证增强相与基体间良好的界面结合，不能发生过度的化学反应。但是，由于铝基复合材料的基体与增强相之间的物理、化学性能相差很大，因此焊接性很差，难以获得理想的接头性能，使得该种材料焊接工艺和焊接性的研究远远落后于其它方面的研究，成为其走向实用化的障碍。目前，对铝基复合材料的焊接所采用的方法和存在的缺点如以下几种1.熔接(1)焊缝成形不良，易产生焊接缺陷；(2)增强相与基体的反应，使得界面结合性能变差；(3)增强相在焊缝中偏析，造成焊缝力学性能的不均匀；(4)若铝基复合材料中含有饱和蒸气压高的Zn和Mg，则存在挥发问题。2.扩散焊(1)铝基复合材料表面的一层致密的氧化膜难于分解，影响原子扩散；(2)铝基复合材料接触面上存在增强相-----增强相直接接触现象，在扩散焊条件下很难实现增强相之间的扩散连接。3.钎焊(1)铝基复合材料表面的氧化膜严重影响钎料在母体上的润湿与铺展，成为铝基复合材料钎焊的主要障碍之一；(2)许多钎料的熔点与铝基复合材料的熔点相差不大，钎焊过程温度难于控制，易发生母材的过烧熔蚀，给钎焊过程带来很大困难；(3)铝基复合材料表面的增强相严重阻碍钎料在母材上的润湿和铺展。4.摩擦焊整个焊接过程中母材不发生熔化，因此是一种焊接颗粒增强型复合材料的连接方法。但由于被连接表面附近需要发生较多的塑性变形，导致纤维的严重断裂，因此这种方法焊接纤维增强型复合材料是不合适的。5.电阻焊在电阻焊过程中，容易使复合材料产生过熔、飞溅、纤维发生粘结、破碎并产生空洞，接头强度受到影响。
本发明的目的针对现有技术存在的不足，提出一种能够高质量地焊接各类铝基复合材料的方法。
本发明的目的是这样实现的采用不锈钢丝或钨丝刮磨涂有Zn-Al基焊料的工件表面，其作用类似于钎焊方法中采用钎剂去膜的作用。这种刮磨过程可以将附着在铝基复合材料表面的氧化层破坏，同时熔化状态的焊料渗入到母材中，其结果为部分氧化层将漂浮到熔化材料的表面。去除氧化膜的问题解决之后，Zn-Al焊料的分子渗入到铝基复合材料中并与其形成一种新的化学结构，加压过程可以促进这种渗入过程的进行，其作用类似于扩散焊中的扩散过程。此外，通过磨擦可以促进表面氧化膜的去除，有利于提高焊接接头的强度等性能指标。本发明的具体步骤是1.首先清理工件，将工件上的氧化膜，油膜等去掉；2.用丙烷对工件加热至400℃-450℃；3.在工件焊接处涂焊料；4.用钢丝再次刮工件；5.将两个被焊工件对接、加热、刮磨、给压。
本发明具有的优点1.不用助溶剂，不需气体保护，也无助溶蒸发气；2.高强度的接头，接头的抗切强度可达到原工件的90％；3.极小的变形率，由于焊接温度仅为386℃左右，故铝基复合材料母材的变形率和母材的缺陷率较传统方法有极大降低；4.工艺简单、成本低、实用性广。
权利要求
1.一种无保护低温焊接铝基复合材料的方法，其特征在于按以下步骤实现①首先清理工件，将工件上的氧化膜、油膜等去掉，②用丙烷对工件加热至400℃-450℃，③在工件焊接处涂焊料，④用钢丝再次刮工件，⑤将两个被焊工件对接、加热、刮磨、给压。
全文摘要
本发明提出一种无保护低温焊接铝基复合材料的方法,该方法采用不锈钢钢丝刮磨涂有Zn－Al基焊料的工件表面,将附着在铝基复合材料表面的氧化层破坏,同时熔化状态的焊料渗入到母材中,在加压情况下,Zn－Al焊料的分子渗入到铝基复合材料中。本发明不用助熔剂,不需保护气,也无助溶蒸发气,成本低,实用性广,并且可提高熔接接头的强度,接头的抗切强度可达原工件的90%。
文档编号B23K1/00GK1326836SQ0011776
公开日2001年12月19日 申请日期2000年6月3日 优先权日2000年6月3日
发明者吕世雄, 吴林, 戴明 申请人:哈尔滨工业大学