【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种粘结金属材料与复合材料的方法，属于热加工，涉及粉末钛合金构件制备工艺的改进。
技术介绍
1、钢材料的轻量化是目前国内外研究的焦点，为了获得结构减重且性能优异的结构件，国内外学着大部分精力妨碍了新材料的研发上，比如高强钛合金、铝合金和镁合金等，但是这些材料在部分性能上超越钢材料，难度极大。
2、复合材料具有极高的减重效果，对于使用温度较低的结构件，更是首选，其中如何将复合材料与金属材料结合在一起，通常解决的方法是胶接或者螺栓连接，但这些方法并不十分可靠，而且由于两种材料性能差异过大，往往会增加设计难度。
技术实现思路
1、本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种金属材料与复合材料粘结的方法，其目的是实现金属材料与复合材料的结合。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提出的金属材料与复合材料粘结的方法的步骤如下：
4、步骤一、金属材料准备
5、用机械加工方法在两块金属板待粘结表面加工尺寸和位置相对应的沟槽，该沟槽贯通整体金属板待粘结表面至边缘处，该沟槽的宽度为2-5mm，深度为5-8mm，两块金属板待粘结表面及沟槽表面的粗糙度不大于1.4，加工完成后，用汽油、丙酮和酒精对两块金属板待粘结表面及沟槽表面进行充分清洁；
6、步骤二、金属材料表面准备
7、将等质量的ti粉、al粉和zn粉在真空条件下充分混合，ti粉、al粉和zn粉的粒径为-350～-400
8、步骤三、复合材料准备
9、准备与沟槽数量相同的聚对苯二甲酸丁二醇酯块体，该聚对苯二甲酸丁二醇酯块体的长度、宽度与沟槽一致并形成过渡配合，该聚对苯二甲酸丁二醇酯块体的高度为沟槽深度的1.5-2倍；
10、步骤四、金属材料与复合材料对接
11、在真空环境中，将两块金属板待粘结表面对接在一起，把聚对苯二甲酸丁二醇酯块体放置在上、下对应的沟槽所形成的空腔内；
12、步骤五、热压烧结
13、将步骤四对接后形成的组合体放入真空热压烧结炉中，压力100-300mpa，温度100-140℃，保温保压2-4h，此过程中，聚对苯二甲酸丁二醇酯块体开始熔化，并流入到粉末层的孔隙中及粉末层与两块金属板待粘结表面的间隙中；之后，提高压力至500-800mpa，温度500-700℃，保温保压1-3h，此过程中，聚对苯二甲酸丁二醇酯块体完全熔化，粉末层发生塑性变形，粉末开始有大量位错积聚，并开始发生回复，但没有再结晶；之后，再次提高压力至1000-1400mpa，温度1000-1200℃，保温保压0.5-1h，此过程中，部分ti粉和al粉发生热爆反应，热爆反应产生的孔隙促使已经熔化的聚对苯二甲酸丁二醇酯块体去填补；之后，冷却至室温，此时，两块两块金属板通过聚对苯二甲酸丁二醇酯块体完整结合，结合强度超过30mpa。
14、在实施时，步骤一中，所述金属板的材料为4340高强钢，金属板的厚度为15-20mm。
15、在实施时，步骤四中，将两块金属板待粘结表面对接并夹装聚对苯二甲酸丁二醇酯块体后，两块金属板待粘结表面之间的间隙介于1-3mm之间。
16、本专利技术技术方案具有的特点和有益效果是：
17、一、本专利技术方案中，利用预置低密度粉末层ti-al-zn和低熔点的聚对苯二甲酸丁二醇酯，充当两块金属材料的结合层，实现了金属材料与复合材料的结合，并且保护了低密度粉末层，实现了减重，减重约20％；
18、二、本专利技术方案中，当聚合物接触到处理过的金属上时，它填补了金属材料表面的微小缝隙，从而呈现出非常显著的机械互锁现象，实现高连接强度；
19、三、本专利技术是一种简单而有效的方法，该工艺可以将金属和塑料部件永久地粘合在一起，适用于广泛的混合连接应用。它能够最小程度地使用刺激性化学品，因此适合于大规模工业生产。
20、四、在热塑性复合层压材料的热压成型过程中，对相邻层运动的过大阻力或层间摩擦会导致工艺引起的缺陷，而这些缺陷恰恰促进了低密度粉末层ti-al-zn和低熔点的聚对苯二甲酸丁二醇酯的相互融合；
21、五、低密度粉末层与钢材料从大应力低温度到小应力低温度，最后到大应力高温度，一系列的阶梯操作，使得粉末层、钢材料和复合材料完美地结合在一起。
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1.一种金属材料与复合材料粘结的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
2.根据权利要求1所述的用复合材料在金属之间进行粘结和填充的方法，其特征在于：步骤一中，所述金属板的材料为4340高强钢，金属板的厚度为15-20mm。
3.根据权利要求1所述的用复合材料在金属之间进行粘结和填充的方法，其特征在于：步骤四中，将两块金属板待粘结表面对接并夹装聚对苯二甲酸丁二醇酯块体后，两块金属板待粘结表面之间的间隙介于1-3mm之间。
【技术特征摘要】
1.一种金属材料与复合材料粘结的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
2.根据权利要求1所述的用复合材料在金属之间进行粘结和填充的方法，其特征在于：步骤一中，所述金属板的材料为4340高强钢，金属板的厚度为15-...
【专利技术属性】
技术研发人员：马星宇，方爽，高杰，孙宝利，郝红军，姜涛，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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