CN101920332B - 一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法 - Google Patents
一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101920332B CN101920332B CN2010101598264A CN201010159826A CN101920332B CN 101920332 B CN101920332 B CN 101920332B CN 2010101598264 A CN2010101598264 A CN 2010101598264A CN 201010159826 A CN201010159826 A CN 201010159826A CN 101920332 B CN101920332 B CN 101920332B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- gradient
- transition region
- sintering
- temperature liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，首先将不锈钢球珠与羰基镍粉按照比例在球磨机中混合；然后在刚玉坩埚中分层堆垛，使堆垛的孔隙率由33.3％至66.7％过渡，堆垛后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结；再按梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，得到梯度多孔不锈钢过渡接头；最后再用高温液相真空浸渗炉加热并保温，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。本发明将不锈钢/铜梯度复合材料过渡件过渡区部件与真空吸铸技术相结合，制造出光亮无缝完整的热交换管件，大大提高了铸件的质量，减少了铸件的次品率，节约了制造成本，提高了生产效率，特别是在各种热循环条件下使用的换热器及冷凝器中具有显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制备领域，涉及一种复合材料热交换过渡区部件的制造方法，尤其是一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法。
背景技术
低温换热器热交换管由于在低温液体中工作，承受强烈、反复的冷热循环，上下不锈钢隔板材质与纯铜热交换管材质之间存在较大的热膨胀系数差异，致使不锈钢/铜管连接处承受较高而又频繁的拉压应力作用。
目前公知的钎焊焊缝、爆炸焊焊缝、摩擦焊焊缝，由于异种金属的热膨胀及热导率存在差异，在焊接过程中、焊接冷却结束后及后续冷热循环工作中，在不锈钢/铜管焊缝区必然存在较高的热应力及残余应力，这些应力将导致焊缝失效及焊缝开裂。另外，采用含铜不锈钢热交换管尽管可以满足与不锈钢隔板的焊接可靠性，但是热导率偏低，将大大降低热交换效率。
发明内容
为了克服现有技术在焊接性能与热导性能方面存在不可兼备的不足，本发明提供一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，该方法保证热交换管具有铜的高热导率的同时也保证了具有不锈钢的优良焊接性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，包括以下步骤：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照4∶1～12∶1的比例在球磨机中混合0.5～2h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.3％至66.7％过渡，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球200％～600％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1100℃～1300℃熔渗纯铜保温0.5～6h，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
进一步的，上述步骤2)高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至800～1300℃保温2～12h。
上述步骤3)对层叠的不锈钢多孔层板真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至800～1300℃保温2～12h。
上述步骤3)中，不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠。
本发明的具有以下有益效果：
本发明采用了真空熔渗工艺，其是利用不锈钢与铜的熔点差将纯铜熔化浸渗到不锈钢多孔层板中的技术工艺。该方法中由于不锈钢/铜梯度复合材料过渡部件是由不锈钢按照一定梯度设计过渡至纯铜，在保证热交换管具有铜的高热导率的同时也保证了具有不锈钢的优良焊接性能。
附图说明
图1为本发明的不锈钢球珠分层堆垛结构示意图；
图2为本发明真空烧结后的不锈钢多孔层板结构示意图；
其中●表示不锈钢球，○表示空隙；
图3为本发明制备出的梯度复合材料过渡部件在室温下的拉伸试验曲线图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细描述：
实施例1：
本实施例的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，按照以下步骤进行：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照10∶1的比例在球磨机中混合1h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡(如图1所示)，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1000℃保温6h。真空烧结完成后得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板(如图2所示)；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1300℃保温2h，烧结完成后得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球600％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1300℃熔渗纯铜保温1h，冷却后取出刚玉坩埚，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
实施例2
本实施例的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，按照以下步骤进行：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照4∶1的比例在球磨机中混合0.5h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡(如图1所示)，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至800℃保温12h。真空烧结完成后得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板(如图2所示)；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至800℃保温12h，烧结完成后得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球200％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1100℃熔渗纯铜保温6h，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
实施例3
本实施例的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，按照以下步骤进行：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照12∶1的比例在球磨机中混合2h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1300℃保温2h。真空烧结完成后得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1300℃保温2h，烧结完成后得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球600％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1300℃熔渗纯铜保温0.5h，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
实施例4
本实施例的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，按照以下步骤进行：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照5∶1的比例在球磨机中混合1.5h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡(如图1所示)，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1000℃保温8h。真空烧结完成后得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板(如图2所示)；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1100℃保温7h，烧结完成后得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球400％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1200℃熔渗纯铜保温5h，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
实施例5
本实施例的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，按照以下步骤进行：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照7∶1的比例在球磨机中混合1h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1000℃保温10h。真空烧结完成后得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至900℃保温9h，烧结完成后得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球500％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1200℃熔渗纯铜保温3h，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
实施例6
本实施例的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，按照以下步骤进行：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照9∶1的比例在球磨机中混合2h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1300℃保温2h。真空烧结完成后得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至1300℃保温3h，烧结完成后得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球550％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1200℃熔渗纯铜保温4.5h，冷却后取出刚玉坩埚，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区部件。
用以上工艺步骤制备出的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件进行拉伸试验，试验数据如图3和表1所示：通过计算在断口处的抗拉强度为320MPa，从曲线的形状来看其变形与断裂特性为非线性弹性变形，均匀塑性变形，颈缩后聚集的塑性变形断裂，与纯铜的断裂特性很相似，但是比其抗拉强度200～240MPa(软态)大100MPa左右。
表1
综上所述，本发明将不锈钢/铜梯度复合材料过渡件过渡区部件与真空吸铸技术相结合，制造出光亮无缝完整的热交换管件，大大提高了铸件的质量，减少了铸件的次品率，并能实现铸件的净成型，减少了后期加工工艺，节约了制造成本，提高了生产效率，具有显著的经济效益。特别是在各种热循环条件下使用的换热器及冷凝器中具有显著的经济效益。
Claims (4)
1.一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将不锈钢球珠与羰基镍粉按照4∶1～12∶1的质量比在球磨机中混合0.5～2h，至不锈钢球珠表面均匀涂覆一层羰基镍粉；
(2)在刚玉坩埚中分层堆垛完成球磨的不锈钢球珠，使堆垛的孔隙率由33.4％至66.7％过渡，堆垛完后在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，得到孔隙率均匀梯度分布的不锈钢多孔层板；
(3)将上述所得的不锈钢多孔层板按梯度依次层叠，在高温液相真空浸渗炉中真空烧结，得到梯度多孔不锈钢过渡接头；
(4)将上述所得的梯度多孔不锈钢过渡接头孔隙率较大的一端向上放入刚玉坩埚中，在梯度多孔不锈钢过渡接头的上方放入质量为不锈钢球200％～600％的纯铜棒，再用高温液相真空浸渗炉加热至1100℃～1300℃熔渗纯铜保温0.5～6h，得到不锈钢/铜梯度复合材料过渡区。
2.根据权利要求1所述的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，其特征在于，步骤(2)高温液相真空浸渗炉中真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至800～1300℃保温2～12h。
3.根据权利要求1所述的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，其特征在于，步骤(3)对层叠的不锈钢多孔层板真空烧结时，先升温至400℃保温30min，再升温至800～1300℃保温2～12h。
4.根据权利要求1所述的不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，不锈钢多孔层板按照孔隙率自小到大的梯度依次层叠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101598264A CN101920332B (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101598264A CN101920332B (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101920332A CN101920332A (zh) | 2010-12-22 |
| CN101920332B true CN101920332B (zh) | 2012-05-02 |
Family
ID=43335690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101598264A Expired - Fee Related CN101920332B (zh) | 2010-04-29 | 2010-04-29 | 一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101920332B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104475701A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-01 | 西安理工大学 | 一种钢包铜复合材料的制备方法 |
| CN108971452A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-12-11 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高炉渣干式余热回收用复合钢球的制造方法 |
| CN111928690A (zh) * | 2019-05-13 | 2020-11-13 | 和烁（张家港）热能设备有限公司 | 一种炉膛换热器及超低氮燃气热水锅炉 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200630158A (en) * | 2004-09-21 | 2006-09-01 | Worcester Polytech Inst | Membrane enhanced reactor |
| KR100669335B1 (ko) * | 2005-08-19 | 2007-01-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN101134237B (zh) * | 2007-10-11 | 2010-06-30 | 丁家伟 | 增强相金属梯度复合材料制造工艺及设备 |
| CN101219470A (zh) * | 2008-01-16 | 2008-07-16 | 吉林大学 | 反应合成Ti5Si3颗粒梯度增强铸造铝基复合材料的制备方法 |
-
2010
- 2010-04-29 CN CN2010101598264A patent/CN101920332B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101920332A (zh) | 2010-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101298108B (zh) | 用于钛合金与钢真空钎焊的工艺方法 | |
| CN102000896B (zh) | Al合金Al-Cu瞬间液相扩散连接方法 | |
| CN102554509A (zh) | 一种钼铜合金与不锈钢的真空钎焊钎料及工艺 | |
| CN105499833A (zh) | 一种用于钎焊钨铜合金与铜或铜合金的高温钎焊材料及其钎焊方法 | |
| CN111347146B (zh) | 一种钨与热沉材料连接头及其制备方法 | |
| CN104439590B (zh) | 一种6061铝合金和az31b镁合金的钎焊工艺 | |
| CN101920332B (zh) | 一种不锈钢/铜复合梯度材料热交换过渡区部件的制造方法 | |
| CN103447668B (zh) | 一种弥散铜的焊接方法 | |
| CN111347147B (zh) | 一种钨与热沉材料的热等静压连接方法 | |
| CN107486619A (zh) | 一种TZM与WRe异种难熔合金的SPS扩散焊接方法 | |
| CN109967987A (zh) | 一种真空扩散焊板翅式换热器 | |
| CN104741722B (zh) | TiNi钎料真空钎焊TZM合金与ZrC/W复合材料的方法 | |
| US20140037986A1 (en) | Nickel-based brazing metal powder for brazing base metal parts with reduced erosion | |
| CN103341675B (zh) | 一种利用Ti-Co-Nb钎料钎焊Cf/SiC复合材料和金属Nb的方法 | |
| CN102962592A (zh) | SiCp/Al复合材料电子束辅助热挤压扩散连接方法 | |
| CN105965176B (zh) | 用于钎焊钨铜合金与不锈钢的Ni基急冷钎料及钎焊工艺 | |
| CN106884159B (zh) | 碳层包覆泡沫铜复合材料的制备方法及其辅助钎焊c/c复合材料与金属的方法 | |
| CN101992331B (zh) | 超级镍叠层材料与Cr18-Ni8不锈钢的真空钎焊工艺 | |
| CN102513722A (zh) | 含Sr、Si、Ti、Ni、P的高气密性的中温Zn-Al钎料 | |
| CN102554449A (zh) | 连接碳纤维增强铝基复合材料与金属的方法 | |
| CN204342868U (zh) | 一种粉末冶金扩散焊接靶材 | |
| CN103409658A (zh) | 一种耐600℃高温高强可焊接钛合金 | |
| CN105618957A (zh) | 用于W-Cu复合材料与不锈钢真空活性钎焊工艺的钎料及方法 | |
| CN105618958A (zh) | 用于W-Cu复合材料与不锈钢真空活性钎焊工艺的钎料及方法 | |
| CN102658368B (zh) | 一种连接碳纤维增强铝基复合材料与金属的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120502 Termination date: 20140429 |