The invention belongs to a method for connecting dissimilar metal materials, and discloses a fast diffusion welding method of metal bars based on pulse current treatment. The welding method comprises the following steps: two different materials of metal bar end surface contact into a graphite die cavity and the other end with a metal bar punch die in graphite connected; spark plasma sintering system will be equipped with good, then put pressure on the graphite punch, and the pulse current through the graphite punch from top to bottom by two metal bars, two metal bars end contact will react in a vacuum condition and the effect of pulse current, the new generation of diffusion layer, the two metal bars form good metallurgical combination, reliable connection. Compared with the conventional vacuum diffusion welding, the time required for the pulsed current diffusion welding is shorter, thereby improving the production efficiency and saving time and cost.
【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲电流处理的金属棒材快速扩散焊接方法
本专利技术属于异种金属材料的连接方法,具体涉及一种基于脉冲电流处理的金属棒材快速扩散焊接方法。
技术介绍
真空扩散焊是在一定的温度和压力下,经过一定时间的保温,在真空环境中依靠界面原子的相互扩散实现两侧母材可靠结合的精密连接方法,属于固态连接。其主要用于传统的熔焊方法难以焊接的异种金属材料、陶瓷、金属间化合物、复合材料的连接。近年来,扩散连接技术已被应用于航空航天、仪表及电子、核工业、汽车制造等部门。然而,常规的真空扩散焊需要很长的保温时间,这就造成了工作时间长,时间成本高,生产效率低,浪费能源等缺点。其次,为保证扩散层的厚度,还需要施加一定的压力,对于硬度较低的材料而言,焊接工件在部分方向上容易产生严重的挤压变形,产生内应力和残余应力,因应力集中而降低使用寿命,甚至还有可能产生裂纹。此外,常规的真空扩散焊一般以热传递机制或热辐射机制为基础,这就导致了母材原子的扩散速度相对较慢。原子的扩散速度一般用反应扩散速率系数来衡量。ArijitLaik通过管式炉对钛-铜材料进行扩散焊接(参考文献1,Int.J.Mater.Res.103(2012)661-672.),根据保温120小时所得数据和结果,可计算出650℃时CuTi和Cu4Ti的反应扩散速率系数分别为5.91×10-16m/s2和1.52×10-16m/s2;OsamuTaguchi通过真空炉对钛-铜材料进行扩散焊接(参考文献2,Jpn.Inst.Met.54(1990)619-627),其保温时间最大值超过950小时,根据所得数据和结果,可计算出650℃时 ...
【技术保护点】
一种基于脉冲电流处理的金属棒材快速扩散焊接方法,其特征在于包括如下步骤:将两种不同材料的金属棒材端面相接触,置于石墨模腔内,金属棒材另外的端面与石墨冲头相连;将装备好的模具置于放电等离子烧结系统中,然后对石墨冲头施加压力,同时脉冲电流通过石墨冲头由上至下流经两金属棒材,两金属棒材相接触的端面会发生反应,在真空条件及脉冲电流的作用下,生成新的扩散层,使两金属棒材形成良好的冶金结合,得到可靠的连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲电流处理的金属棒材快速扩散焊接方法,其特征在于包括如下步骤:将两种不同材料的金属棒材端面相接触,置于石墨模腔内,金属棒材另外的端面与石墨冲头相连;将装备好的模具置于放电等离子烧结系统中,然后对石墨冲头施加压力,同时脉冲电流通过石墨冲头由上至下流经两金属棒材,两金属棒材相接触的端面会发生反应,在真空条件及脉冲电流的作用下,生成新的扩散层,使两金属棒材形成良好的冶金结合,得到可靠的连接。2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲电流处理的金属棒材快速扩散焊接方法,其特征在于具体步骤为:(1)棒材制备:对金属棒材进行热轧处理,轧制后的金属棒材分别进行真空退火处理,通过线切割法进行切割,使两棒材直径相同;棒材两端面经砂纸打磨,运用金刚石抛光剂进行抛光,最后进行丙酮浸泡超声波清洗,保证棒材端面清洁、平整、且相互平行;(2)装配:使两种不同材料的金属棒材端面相接触,两棒材侧面由石墨纸包围,棒材和石墨纸置于石墨模腔内,棒材另外的端面与石墨冲头相连,石墨冲头和棒材之间置于石墨片,装备好的模具置于放电等离子烧结系统中,系统中的上下电极分别与上下石墨冲头相接触,石墨模具外壁处开一热电偶槽,使系统中的热电偶插入其中,进行温度测量;(3)脉冲电流扩散焊:工作时通过系统联动操作保持5~30MPa的压力,且处于真空环境,升温至焊接温度保温0~80分钟,工作结束后,炉冷至150℃~230℃后取出,完成焊接。3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲电流处理的金属棒材快速扩散焊接方法,其特征在于:步骤(1)所述的金属棒材是指工业纯钛、纯铜或纯铌棒材;所述工业纯钛棒材的热轧处理温度为800℃,真空退火处理温...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨超,莫达光,屈盛官,李小强,张卫文,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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