/2A12Al體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接工藝，特別涉及一種(W、Ce02)p / 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝。
【背景技術(shù)】
[0002](WXeO2)p / 2A12A1體系復(fù)合材料是一種新型結(jié)構(gòu)/功能一體化的金屬基功能復(fù)合材料，具有良好的X射線屏蔽性能和較高的力學(xué)性能，可用于制造輻射屏蔽層和抗輻射加固部件等。作為一種新型金屬基功能復(fù)合材料，可靠的焊接與連接技術(shù)是(W、Ce02)p /2A12A1體系復(fù)合材料得以廣泛應(yīng)用的重要前提。
[0003]目前，對于顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接應(yīng)用較多的是熔化焊，如鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)、瞬時液相擴(kuò)散焊(TLP)等。使用熔化焊焊接顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料時，焊縫溫度較高，基體金屬發(fā)生熔化，將導(dǎo)致增強(qiáng)相的偏析、母材基體晶粒粗大和界面反應(yīng)等問題，從而影響焊接質(zhì)量。特別是對于(WXeO2)p / 2A12A1體系復(fù)合材料，界面反應(yīng)生成的脆性化合物會嚴(yán)重影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，(W、Ce02)p / 2A12A1體系復(fù)合材料不適合采用熔化焊方法進(jìn)行焊接。
[0004]攪拌摩擦焊是一種新型的固相焊接技術(shù)，1991年由英國焊接焊接研究所發(fā)明。該技術(shù)是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入工件的待焊部位，焊接部位金屬在攪拌頭的摩擦和攪拌的作用下處于熱塑性狀態(tài)并從攪拌頭的前端向后端作塑性流動形成焊縫，從而實現(xiàn)固相連接。攪拌摩擦焊具有金屬材料不熔化、焊接收縮變形小、力學(xué)性能損失低和環(huán)保等優(yōu)點，自問世以來發(fā)展迅速，在航空航天、船舶、汽車、軍事工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種(W、CeO2)p / 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種(W、Ce02)p / 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，將(W、Ce02)p / 2A12A1復(fù)合材料經(jīng)成型、變形加工、退火處理后進(jìn)行攪拌摩擦焊接，攪拌摩擦焊接的工藝條件為:焊接時攪拌頭的轉(zhuǎn)速為900?1400rpm，焊接速度為80?120mm / min。
[0008]其中，所述攪拌頭為臺階式圓柱形攪拌頭，攪拌頭軸肩的直徑為12mm，攪拌針的直徑為5mm,攪拌針的長度為4.8mm。
[0009]優(yōu)選地，所述(W、Ce02)p/ 2A12A1 復(fù)合材料的成分為 30wt.% W、4.5wt.% CeO2，余量2A12A1合金。
[0010]優(yōu)選地，所述(W、CeO2)p / 2A12A1復(fù)合材料采用熱等靜壓法或真空熱壓法制備成型。
[0011]優(yōu)選地，所述變形加工方法為鍛壓或熱擠壓。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0013]本發(fā)明可以實現(xiàn)(W、Ce02)p / 2A12A1復(fù)合材料的固相連接，焊接溫度低，可以有效抑制W與2A12A1基體的界面反應(yīng)，避免反應(yīng)產(chǎn)物對復(fù)合材料焊縫力學(xué)性能的損害。
【具體實施方式】
[0014]以下通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]實施例1
[0016]采用真空熱壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料,經(jīng)退火處理后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為1400rpm,焊接速度為120mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為375MPa，屈服強(qiáng)度為237MPa，延伸率為4%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0017]實施例2
[0018]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，經(jīng)熱擠壓變形，再進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為HOOrpm，焊接速度為100mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為387MPa，屈服強(qiáng)度為238MPa，延伸率為8%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0019]實施例3
[0020]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料,經(jīng)退火處理后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為1400rpm,焊接速度為80mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為391MPa，屈服強(qiáng)度為241MPa，延伸率為8%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0021]實施例4
[0022]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，經(jīng)鍛壓變形，再進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為1300rpm，焊接速度為100mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為416MPa，屈服強(qiáng)度為272MPa，延伸率為9%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0023]實施例5
[0024]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，經(jīng)熱擠壓變形，再進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為IlOOrpm，焊接速度為100mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為418MPa，屈服強(qiáng)度為280MPa，延伸率為10%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0025]實施例6
[0026]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，經(jīng)熱擠壓變形，再進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為900rpm，焊接速度為120mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為421MPa，屈服強(qiáng)度為275MPa，延伸率為9%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0027]實施例7
[0028]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，經(jīng)熱擠壓變形，再進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為900rpm，焊接速度為100mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為438MPa，屈服強(qiáng)度為297MPa，延伸率為9.5%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0029]實施例8
[0030]采用熱等靜壓法制備(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，經(jīng)熱擠壓變形，再進(jìn)行退火處理，然后進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時，攪拌頭轉(zhuǎn)速為900rpm，焊接速度為80mm / min。焊接后進(jìn)行T4熱處理，材料的抗拉強(qiáng)度為427MPa，屈服強(qiáng)度為282MPa，延伸率為10%。對焊縫進(jìn)行XRD檢測未發(fā)現(xiàn)界面反應(yīng)產(chǎn)物。
[0031]上述實施例中涉及的(30wt.% W、4.5wt.% CeO2) / 2A12A1復(fù)合材料，其成分只是(WXeO2)p / 2A12A1復(fù)合材料體系中的一種。本發(fā)明中涉及的焊接工藝參數(shù)僅是適用于該成分復(fù)合材料的較佳的參數(shù)范圍，并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案實質(zhì)，可通過調(diào)整焊接工藝參數(shù)來實現(xiàn)對(W、Ce02)p / 2A12A1復(fù)合材料體系中其他成分材料的焊接。凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案實質(zhì)，對上述實施例進(jìn)行簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種(W、Ce02)p / 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，其特征在于，將(WXeO2)P / 2A12A1復(fù)合材料經(jīng)成型、變形加工、退火處理后進(jìn)行攪拌摩擦焊接，攪拌摩擦焊接的工藝條件為:焊接時攪拌頭的轉(zhuǎn)速為900?1400rpm,焊接速度為80?120mm / min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(W、Ce02)p/ 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，其特征在于，所述攪拌頭為臺階式圓柱形攪拌頭，攪拌頭軸肩的直徑為12_，攪拌針的直徑為5mm,攪拌針的長度為4.8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的(W、Ce02)p/ 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，其特征在于，所述(W、Ce02)p / 2A12A1復(fù)合材料的成分為30wt.%ff,4.5wt.% CeO2，余量2A12A1I=1-Wl O
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的(W、CeO2)p/ 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，其特征在于，所述(WXeO2)p / 2A12A1復(fù)合材料采用熱等靜壓法或真空熱壓法制備成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的(W、CeO2)p/ 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，其特征在于，所述變形加工方法為鍛壓或熱擠壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的(W、CeO2)p/ 2A12A1體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，其特征在于，所述材料焊接后無界面反應(yīng)發(fā)生。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種(W、CeO2)p／2A12Al體系復(fù)合材料的攪拌摩擦焊工藝，將(W、CeO2)p／2A12Al復(fù)合材料經(jīng)成型、變形加工、退火處理后進(jìn)行攪拌摩擦焊接，攪拌摩擦焊接的工藝條件為：焊接時攪拌頭的轉(zhuǎn)速為900～1400rpm，焊接速度為80～120mm／min。本發(fā)明可以實現(xiàn)(W、CeO2)p／2A12Al復(fù)合材料的固相連接，焊接溫度低，可以有效抑制W與2A12Al基體的界面反應(yīng)，避免反應(yīng)產(chǎn)物對復(fù)合材料焊縫力學(xué)性能的損害。
【IPC分類】B23K20-12
【公開號】CN104741768
【申請?zhí)枴緾N201310737329
【發(fā)明人】汪山山, 楊劍, 梁秋實, 毛昌輝, 馬書旺, 劉坤
【申請人】北京有色金屬研究總院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月26日