一种铝锂合金扩散焊焊接方法技术

一种铝锂合金扩散焊焊接方法，所述焊接方法包括以下步骤：步骤1，对待焊接的铝锂合金进行加工使其待扩散连接表面达到预定粗糙度，然后清洗去除污渍和氧化膜；清洗3A21铝合金中间层；步骤2，将3A21铝合金中间层置于两个待焊接的铝锂合金的待扩散连接表面之间，施加预设压力后抽真空至工作真空度；步骤3，采用阶段升温的方式进行加热直至温度升至工作温度，施加工作压力，维持工作压力和工作温度至扩散焊完成。用3A21铝合金作中间层1420铝锂合金真空扩散连接可以改善扩散条件，加速扩散过程，提高原子的扩散程度从而获得高质量高强度接头，剪切强度可达到131MPa，热处理后强度会更高。热处理后强度会更高。热处理后强度会更高。

【技术实现步骤摘要】
一种铝锂合金扩散焊焊接方法


[0001]本专利技术涉及金属扩散焊
，特别是涉及一种铝锂合金的扩散焊焊接方法，具体涉及一种3A21铝合金中间层的1420铝锂合金扩散焊焊接方法，属于扩散焊领域。

技术介绍

[0002]铝锂合金是一种新型轻合金材料，以其较小的密度和较高的弹性模量而成为航天航空领域一种很有发展潜力的材料，可使结构重量大大降低。铝锂合金结构能够满足结构性能和轻量化设计的双重技术指标，但其涉及的焊接技术作为轻量化设计中关键问题仍未得到有效而定解决。
[0003]铝锂合金的焊接方法有激光焊、氩弧焊、搅拌摩擦焊、电子束焊、钎焊等，但熔化焊时，易产生焊接热裂纹、锂的烧损、气孔等缺陷，使接头性能降低，钎焊容易造成组织过烧，影响接头强度，采用真空扩散焊接方法能减少或避免与熔化焊有关的缺陷。
[0004]扩散焊是指在一定的温度和压力下，被连接表面相互接触，通过使界面局部发生微观塑性变形，或通过被连接表面产生的微观液相而扩大被连接表面的物理接触，然后界面原子间经过一定时间的相互扩散，形成整体可靠连接的过程。当两种材料很难焊接时，可在被焊材料之间加入一层金属或合金(称为中间层)，这样可以焊接很多难焊的材料，这种焊接方法叫做中间层扩散焊。
[0005]铝锂合金表面的氧化膜极其稳定，具有旧膜难除、新膜易生的特点，必须采用特殊方法实现铝锂合金的扩散连接。经过铝锂合金扩散连接技术的不断发展，在严格的工艺条件下铝锂合金扩散连接接头的剪切强度几乎达到了母材强度。
[0006]对铝锂合金的真空扩散焊的研究主要集中在铝锂8090和2090系列，通过用真空扩散焊方法获得了抗剪强度不低于母材90％的接头，但数据波动性大，可重复性差，而有关1420铝锂合金的真空扩散焊接的研究还很少。英国剑桥大学Shirzadi等人提出了将液体金属镓(Ga)作中间层用于铝合金扩散连接的方法，并申请了专利技术专利。Ferchaud等人也对该方法进行了研究，获得了不错的扩散连接效果，并对镓(Ga)致铝合金表面活化的机理做了深入研究，牛涛等人采用涂擦方法开展了镓中间层1420铝锂合金扩散连接试验研究，获得了较好的连接质量，剪切强度为58.8MPa，陈文华等人采用不同的工艺分别选用铜(Cu)，镍(Ni)，锌(Zn)为作中间层真空扩散焊连接1420铝锂合金发现有铜(Cu)作为中间层的扩散焊试样接头均匀，有镍(Ni)中间层的扩散焊试样剪切强度最高为156MPa。
[0007]但是以上提到和目前现有的1420铝锂合金扩散焊焊接工艺都不太成熟，数据波动性大，可重复性差，很难得到比较好的连接质量，具有诸多不足：
[0008](1)采用真空扩散焊无中间层焊接1420铝锂合金时，焊接效果较差，接头强度极低，几乎没有强度。
[0009](2)用Cu作为中间层采用真空扩散焊焊接1420铝锂合金时，由于Cu的熔点高，1420铝锂合金熔点低，低温度焊接导致Cu元素扩散不充分，高温度焊接导致铝锂合金组织过烧接头，最终影响焊接效果，除此之外，焊后接头热剥离强度低，接头晶粒粗大。
[0010](3用Ni作为中间层采用真空扩散焊焊接1420铝锂合金时，虽然提高了焊接强度，但是会污染炉体，影响其他产品的焊接。
[0011](4)用Ga作为中间层采用扩散焊焊接方法一般是用液态Ga作抛光剂，将铝锂合金试样在加热到50℃的抛光盘上抛光10s，使Ga均匀的涂在试样表面，显然这种方法操作复杂，效率低，成本高。另外焊后剪强度58.8MPa，不满足许多产品的强度要求，同时还会污染炉体。
[0012](5)用Zn作为中间层采用真空扩散焊焊接1420铝锂合金时，虽然提高了焊接强度，但热剥离强度和耐腐蚀性差，达不到理想焊接效果。
[0013](6)用Ag作为中间层采用真空扩散焊铜焊接1420铝锂合金时，由于软界面及Ag和Al的化合物存在，接头强度低，同时还会污染炉体。
[0014](7)用纯铝(Al)作为中间层采用真空扩散焊焊接1420铝锂合金时，接头强度低。
[0015]为解决以上不足，结合1420铝锂合金扩散焊连接接头在航空航天领域的迫切需求。围绕铝锂合金扩散焊焊接性差、成品率低、焊缝界面原子扩散程度低而严重影响接头承载性能等问题。本专利技术提出一种3A21铝合金中间层的1420铝锂合金扩散焊焊接方法。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的是针对现有技术中1420铝锂合金扩散焊焊接方法存在的技术缺陷，而提供一种3A21铝合金中间层的1420铝锂合金扩散焊焊接方法。
[0017]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0018]一种铝锂合金扩散焊焊接方法，两个待焊接的铝锂合金均为1420铝锂合金，通过3A21铝合金作为中间层，通过真空扩散焊焊接方式连接。
[0019]在上述技术方案中，所述焊接方法包括以下步骤：
[0020]步骤1，对待焊接的铝锂合金进行加工使其待扩散连接表面达到预定粗糙度，然后清洗去除污渍和氧化膜；
[0021]清洗3A21铝合金中间层；
[0022]步骤2，将3A21铝合金中间层置于两个待焊接的铝锂合金的待扩散连接表面之间，施加预设压力后抽真空至工作真空度；
[0023]步骤3，采用阶段升温的方式进行加热直至温度升至工作温度，施加工作压力，维持工作压力和工作温度至扩散焊完成。
[0024]在上述技术方案中，所述步骤1中，采用数控加工的方式对所述待焊接的铝锂合金进行加工，加工后，所述预定粗糙度小于Ra1.6，平行度小于0.08mm。
[0025]在上述技术方案中，所述3A21铝合金中间层厚度为20～30μm，以避免厚度过大多会导致接头强度不高，所述铝锂合金为厚度0.5mm～100mm的板材。
[0026]在上述技术方案中，所述3A21铝合金中间层的长度大于所述铝锂合金的长度，所述3A21铝合金中间层的宽度大于所述铝锂合金的宽度。
[0027]在上述技术方案中，所述步骤1中，用酸碱溶液清洗铝锂合金去除污渍和氧化膜，用工业酒精清洗3A21铝合金。
[0028]在上述技术方案中，所述步骤2中，预设压力为0.2～1MPa，所述工作真空度小于等于5
×
10
‑3Pa。
[0029]在上述技术方案中，为了使工件温度均匀分布，避免工件温度分布不均匀对接头性能产生不利影响，所述步骤3中，阶段升温分为以下步骤：
[0030]步骤s1，在10～30分钟内升温至0.6～0.7倍的工作温度；
[0031]步骤s2，当温度升至0.6～0.7倍的工作温度后等待30～60分钟；
[0032]步骤s3，在10～30分钟内升温至工作温度。
[0033]在上述技术方案中，所述步骤3中，工作压力为3～15MPa，工作温度为480～550℃，以避免过高的温度导致铝锂合金组织过烧对接头性能产生不利影响。
[0034]在上述技术方案中，所述步骤3中，维持工作压力和工作温度的时间为60～150分钟。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝锂合金扩散焊焊接方法，其特征在于，两个待焊接的铝锂合金均为1420铝锂合金，通过3A21铝合金作为中间层，通过真空扩散焊焊接方式连接。2.如权利要求1所述的铝锂合金扩散焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对待焊接的铝锂合金进行加工使其待扩散连接表面达到预定粗糙度，然后清洗去除污渍和氧化膜；清洗3A21铝合金中间层；步骤2，将3A21铝合金中间层置于两个待焊接的铝锂合金的待扩散连接表面之间，施加预设压力后抽真空至工作真空度；步骤3，采用阶段升温的方式进行加热直至温度升至工作温度，施加工作压力，维持工作压力和工作温度至扩散焊完成。3.如权利要求2所述的铝锂合金扩散焊焊接方法，其特征在于，所述步骤1中，采用数控加工的方式对所述待焊接的铝锂合金进行加工，加工后，所述预定粗糙度小于Ra1.6，平行度小于0.08mm，用酸碱溶液清洗铝锂合金去除污渍和氧化膜，用工业酒精清洗3A21铝合金。4.如权利要求2所述的铝锂合金扩散焊焊接方法，其特征在于，所述3A21铝合金中间层厚度为20～30μm，所述铝锂合金为厚度0.5mm～100mm的板材。5.如权利要求2所述的铝锂合金扩散焊焊接方法，其特征在于，所述3A21铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓光，吾布力卡斯木，
申请(专利权)人：河北宇天材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：