专利名称：一种异种合金超塑扩散连接工艺及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及异种合金固态连接工艺及其应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种异种合金超塑扩散连接工艺，它基本上包括以下步骤(1)、对合金拟连接表面进行激光快速熔凝处理或激光熔覆合金化处理；(2)、对处理后的拟连接表面进行超塑扩散连接。
所述预连接合金为500℃以上使用的高温合金。
所述预连接合金为钛、钛铝合金、镍基合金和耐热钢中的任意两种。
所述对合金拟连接表面进行激光处理，是两种拟连接合金相比，对在较低温度下呈现超塑潜力的合金直接采用激光快速熔凝处理，对只在较高温度下呈现超塑潜力的合金实施激光熔覆合金化处理。为了使连接的效果更好，所述激光表面熔覆合金化的合金成分以在较低温度下呈现超塑潜力的合金成分为基本成分，其中优选的是，合金成分与在较低温度下呈现超塑潜力的合金成分相同。
所述对合金拟连接表面进行激光处理，采用CO2激光束或YAG脉冲激光束。
所述处理后的拟连接表面在真空环境中进行超塑扩散连接的条件是，温度450～950℃，压力为20～160Mpa。
所述的超塑扩散连接是在保护气氛中或在真空环境中进行的。
本发明将激光表面改性技术与超塑连接技术巧妙地结合起来，实现了在不改变合金的基体组织性能和形成具有相同性能特征拟连接表面前提下的超塑扩散连接。本发明具有以下特点(1)利用激光表面合金化技术可解决异种合金超塑扩散连接时拟连接表面超塑特性匹配问题，使异种合金连接问题转化为同种材料的连接，实现超塑扩散连接；(2)采用激光表面处理技术可以在不影响材料整体性能，特别是高温性能的条件下，在材料拟连接表面获取细晶亚稳组织，在满足超塑连接所需的细小晶粒要求的同时，解决了细晶组织的超塑能力与高温结构材料所需的高抗蠕变能力所构成的矛盾。
利用该工艺形成的合金连接质量高，简化了异种合金连接的复杂性，降低连接温度，缩短连接所需时间，连接在0.1～1.5小时即可实现，生产效率得到显著提高。利用激光表面改性处理所得到的异种合金表面具有相同超塑性能特征的细晶组织，在保护气氛或真空环境中，在较普通的扩散连接温度低得多的温度条件下即可实现固态连接。如钛/钛铝之间的连接，在500℃左右即可实现。本发明的方法可以在异种高温合金的固态连接中得到广泛应用。
下面结合附图
和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例2γ-TiAl基合金与耐热钢的连接用常规技术对γ-TiAl基合金试样直接进行激光表面快速熔凝处理；选择γ-TiAl基合金粉末作为合金化粉料，涂敷在耐热钢拟连接的表面，涂敷过程中采用氩气送粉，以防止粉料在激光处理过程中氧化，同时利用高能CO2激光束对耐热钢涂敷了合金化粉料的表面进行激光表面合金化处理，通过控制激光加工工艺参数，在耐热钢表面形成约1mm的合金层。在900℃条件下，在热模拟机上施加40MPa的连接压力，0.8小时内即实现γ-TiAl基合金与耐热钢的连接。
实施例3γ-TiAl基合金与镍基合金的连接用常规技术对γ-TiAl基合金试样直接进行激光表面快速熔凝处理；选择γ-TiAl基合金粉末作为合金化粉料，涂敷在镍基合金拟连接的表面，涂敷过程中采用氩气送粉，以防止粉料在激光处理过程中氧化，同时利用高能CO2激光束对镍基合金涂敷了合金化粉料的表面进行激光表面合金化处理，通过控制激光加工工艺参数，在镍基合金表面形成约1mm的合金层。在900℃条件下，在热模拟机上施加40MPa的连接压力，1小时内即实现γ-TiAl基合金与镍基合金的连接。
权利要求
1.一种异种合金超塑扩散连接工艺，它基本上包括以下步骤(1)、对合金拟连接表面进行激光快速熔凝处理或激光熔覆合金化处理；(2)、对处理后的拟连接表面进行超塑扩散连接。
2.根据权利要求1所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述预连接合金为500℃以上使用的高温合金。
3.根据权利要求2所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述预连接合金为钛、钛铝合金、镍基合金和耐热钢中的任意两种。
4.根据权利要求1所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述对合金拟连接表面进行激光处理，是两种拟连接合金相比，对在较低温度下呈现超塑潜力的合金直接采用激光快速熔凝处理，对只在较高温度下呈现超塑潜力的合金实施激光熔覆合金化处理。
5.根据权利要求4所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述激光表面熔覆合金化的合金成分以在较低温度下呈现超塑潜力的合金成分为基本成分。
6.根据权利要求5所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述激光表面熔覆合金化的合金成分与在较低温度下呈现超塑潜力的合金成分相同。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述对合金拟连接表面进行激光处理，采用CO2激光束或YAG脉冲激光束。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述处理后的拟连接表面在真空环境中进行超塑扩散连接的条件是，温度450～950℃，压力为20～160Mpa。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的异种合金超塑扩散连接工艺，其特征在于所述的超塑扩散连接是在保护气氛中或在真空环境中进行的。
10.权利要求1-9中所述的异种合金超塑扩散连接工艺在异种高温合金固态连接中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种异种合金超塑扩散连接工艺。它基本上包括以下步骤:一种异种合金超塑扩散连接工艺,它基本上包括以下步骤:(1)、对合金拟连接表面进行激光快速熔凝处理或激光熔覆合金化处理;(2)、对处理后的拟连接表面进行超塑扩散连接。所述预连接合金为异种合金。所采用的激光合金化合金成分与在具有较低温度下呈现超塑潜力的合金相同,以使合金在实施超塑扩散连接时两合金拟连接表面的材料性能相同。本发明将激光表面改性技术和超塑扩散连接技术巧妙地结合起来,使异种合金连接问题转化为同种材料的连接,并利用激光快速熔凝的特性,实现在不改变合金的基体组织性能前提下的异种合金超塑扩散连接。
文档编号B23K26/34GK1346725SQ0113137
公开日2002年5月1日 申请日期2001年10月8日 优先权日2001年10月8日
发明者黄正, 吴国清, 徐子文, 罗根香 申请人:北京航空航天大学