CN109676131B - 一种铝基复合材料的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属材料焊接技术领域，具体涉及一种铝基复合材料的焊接方法。本发明提供的铝基复合材料的致密度高，以此为基础压制得到工件，实现完全致密化，再以此作为焊接母材，材料内部几乎不含气孔，焊接过程中能够避免缺陷的形成，进而提高焊接区域的强度；本发明有效控制脉冲对熔池的冲击，使其产生一定的流动作用，通过碳化硅颗粒的适度扩散作用达到熔合区有增强相的作用，弥补熔合区少量缺陷引起的强度下降。实施例的结果表明，采用本发明的方式对所述铝基复合材料进行焊接后，接头的强度达到母材强度的65％以上。

Description

一种铝基复合材料的焊接方法

技术领域

本发明涉及金属材料焊接技术领域，具体涉及一种铝基复合材料的焊接方法。

背景技术

铝基复合材料的熔焊工艺将大力促进铝基复合材料的产业化应用，反之，其产业化应用推广，也会带动新的熔焊工艺开发应用以满足其需求。基于铝基复合材料的熔焊成形工艺，可以带来广阔的应用前景；可用于诸如专用汽车大梁、箱体等结构件，轨道交通车体零部件，乘用车电池托盘、车架结构件等领域。

但是，目前粉末冶金铝基复合材料的熔焊工艺方法国内研究较少，且难以实现产业化。因为采用粉末冶金方式制备的铝基复合材料焊接时容易产生较多的气孔，熔池粘稠，排气不畅则接头气孔多，强度低。铝基复合材料制备过程中常添加微米级碳化硅粉，焊接时碳化硅粉容易在熔池中偏析、聚集，焊缝成形性较差。高温下碳化硅颗粒容易产生溶解反应，产生脆性相，导致焊缝强度低。

再者，目前高强铝基复合材料一般都需要进行烧结致密化以及挤压、轧制、锻造等工艺进一步致密化，有的还需要热处理才能达到较高的强度。随着母材的强度不断提高，熔焊时焊缝处铝合金重新熔化、结晶，其焊缝强度并不会随着母材增强而增强。而铝合金熔焊存在热影响区的软化问题，其热影响区强度下降更多，接头强度也难以提升。同样，铝基复合材料熔焊时其熔合区的情况比常规铝合金熔合区更复杂，且有较多的不利因素导致强度难以提升，如脆性相产生，颗粒物偏析集聚成夹杂物。这些因素均使得粉末冶金高强铝基复合材料的熔焊难以实施。

部分研究人员采用特制焊丝的方法来强化铝基复合材料的焊缝区以及熔合区的强度，但是特制焊丝往往需要采用增强相颗粒，导致焊丝的制备成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝基复合材料的焊接方法，本发明提供的焊接方法无需采用特制焊丝即可提高焊缝区、熔合区的强度，实现了对铝基复合材料的良好焊接。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种铝基复合材料的焊接方法，包括：将铝基复合材料进行压制，得到铝基复合材料工件；采用脉冲方式对所述铝基复合材料工件进行焊接；

所述铝基复合材料由包括铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂的制备原料依次经球磨、冷等静压成型和真空无压烧结制备得到；

所述铝合金粉包括铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉，所述铝合金超细粉的D50为1～5μm，铝合金细粉的D50为8～12μm，铝合金粗粉的D50为20～60μm；所述铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉的质量比为(60～80)：(7～15)：(7～15)；

所述碳化硅粉的D50为0.4～20μm，添加量为所述铝合金粉质量的5～15％；

烧结助剂的添加量为所述铝合金粉质量的0.05～0.2％；

所述脉冲的频率为0.5～3Hz。

优选的，所述碳化硅粉包括碳化硅超细粉、碳化硅细粉和碳化硅粗粉，所述碳化硅超细粉的D50<6μm，碳化硅细粉的D50为6～12μm，碳化硅粗粉的D50>12μm。

优选的，以所述碳化硅粉的质量为100％计，所述碳化硅超细粉的质量含量为0～50％，所述碳化硅细粉的质量含量为50～100％，所述碳化硅粗粉的质量含量为0～20％。

优选的，所述烧结助剂包括Zn粉、SnCu合金粉和AlZn合金粉中的一种或两种。

优选的，所述铝基复合材料的相对密度≥97％。

优选的，所述压制的方式包括挤压或锻压。

优选的，当所述压制的方式为挤压时，所述挤压的挤压比为30～50；当所述压制的方式为锻压时，所述锻压的变形率为50～60％。

优选的，所述焊接过程中所用垫板的凹槽为U型或半圆形。

优选的，所述焊接过程中作业现场的温度≥10℃，相对湿度≤70％；所述焊接过程中保护气氛为氩气或者为氩气和氦气的混合气体；所述混合气体中氩气和氦气的体积比为(7～15)：(7～15)。

优选的，所述焊接的电流为70～150A，电压为15～20V，速度为5～12mm/s。

本发明采用三种不同粒径的铝合金粉搭配使用，所述铝合金超细粉和铝合金细粉能够填充铝合金粗粉之间的间隙，通过控制三者的配比，有利于提升坯锭的致密度；同时，铝合金超细粉和铝合金细粉与铝合金粗粉相比，具有更大的表面能，在上述配比范围内更有利于通过烧结法制备得到致密度高的坯锭。另外，本发明采用上述粒度和添加量范围的碳化硅粉与铝合金粉搭配使用，能够更好地实现碳化硅粉在复合材料中的均匀分布，保证碳化硅粉与铝基体的界面之间具有良好的润湿性，最大程度上提高增强效果。

本发明提供的铝基复合材料的致密度高，对其进行压制使其达到完全致密及热处理工艺，再以此作为焊接母材，材料内部几乎不含气孔，焊接过程中能够避免缺陷的形成，进而提高焊接区域的强度；本发明针对铝基复合材料熔池粘稠的特点，调控脉冲频率，有效控制脉冲对熔池的冲击，使其产生合理的流动作用，促进排气；脉冲引起的碳化硅粉的合理扩散，将有效改善熔池的结晶状态，使其晶粒细小，强度提高；并且扩散作用达到熔合区有增强相的作用，弥补熔合区少量缺陷引起的强度下降。实施例的结果表明，采用本发明的方式对所述铝基复合材料进行焊接后，无需进行热处理，接头的强度可达到母材强度的65％以上。

附图说明

图1为本发明冷等静压成型过程中压坯密度对于粉末之间间隙影响的示意图；

图2为本发明实施例5得到的焊接接头的金相检测图。

具体实施方式

本发明提供了一种铝基复合材料的焊接方法，包括：将铝基复合材料进行压制，得到铝基复合材料工件；采用脉冲方式对所述铝基复合材料工件进行焊接；

所述铝基复合材料由包括铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂的制备原料依次经球磨、冷等静压成型和真空无压烧结制备得到；

所述铝合金粉包括铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉，所述铝合金超细粉的D50为1～5μm，铝合金细粉的D50为8～12μm，铝合金粗粉的D50为20～60μm；所述铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉的质量比为(60～80)：(7～15)：(7～15)；

所述碳化硅粉的D50为0.4～20μm，添加量为所述铝合金粉质量的5～15％；

烧结助剂的添加量为所述铝合金粉质量的0.05～0.2％；

所述脉冲的频率为0.5～3Hz。

本发明采用三种不同粒径的铝合金粉搭配使用，所述铝合金超细粉和铝合金细粉能够填充铝合金粗粉之间的间隙，通过控制三者的配比，有利于提升该铝基复合材料的的致密度；同时，铝合金超细粉和铝合金细粉与铝合金粗粉相比，具有更大的表面能，在上述配比范围内更有利于通过烧结法制备得到致密度高的铝基复合材料；以致密度高的铝基复合材料为焊接母材，能够有效避免气孔存在，减少焊接过程接头气孔的产生，增进熔池增强相分布，改善熔池结晶状态，提高焊接区域的强度。另外，本发明采用上述粒度和添加量范围的碳化硅粉与铝合金粉搭配使用，能够更好地实现碳化硅粉在复合材料中的均匀分布，无粉末团聚现象，提高焊接过程中熔池流动性，避免缺陷的形成，进而提高焊接区域的强度；同时保证碳化硅粉与铝基体的界面之间具有良好的润湿性，最大程度上提高增强效果。

并且本发明所述铝基复合材料的制备原料采用较细小的碳化硅粉，以其钉扎作用减少焊接时热影响区受热时晶粒长大，再通过减少焊接时热影响区高温停留时间，主要为通过焊接垫板的导热作用(无垫板时则可以采用焊后5～10s的风冷)，以降低距离焊接中心线两侧约5～15mm处高温停留时间，以不超过30～60s为宜，有效控制热影响区中原有热处理强化效果不因高温作用而明显弱化。

本发明有效控制脉冲对熔池的冲击，使其产生一定的流动作用，再结合较小碳化硅颗粒的适度扩散作用达到熔合区有增强相的作用，弥补熔合区少量缺陷引起的强度下降；同时脉冲引起的陶瓷相颗的合理扩散，将有效改善熔池的结晶状态，使其晶粒细小，强度提高。本发明采用低频脉冲的方式能够使得在该区域尽可能避免熔池的过度搅拌作用，使得陶瓷相合理扩散，避免出现碳化硅颗粒偏聚。

在本发明中，所述铝基复合材料坯锭的制备原料包括铝合金粉，所述铝合金粉包括铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉，所述铝合金超细粉的D50为1～5μm，优选为3～5μm，进一步优选为5μm；铝合金细粉的D50为8～12μm，优选为9～11μm，进一步优选为10μm；铝合金粗粉的D50为20～60μm，优选为20～40μm，进一步优选为20μm。在本发明中，所述铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉的质量比为(60～80)：(7～15)：(7～15)，优选为(63～72)：(9～13.5)：(9～13.5)。

在本发明中，所述铝基复合材料的制备原料包括碳化硅粉；所述碳化硅粉的D50为0.4～20μm，添加量为所述铝合金粉质量的5～15％。在本发明中，所述碳化硅粉优选包括碳化硅粉或氧化硅粉；所述碳化硅粉优选包括碳化硅超细粉、碳化硅细粉和碳化硅粗粉，所述碳化硅超细粉的D50优选<6μm，更优选为4～5μm；碳化硅细粉的D50优选为6～12μm，更优选为8～10μm；碳化硅粗粉的D50优选>12μm，更优选为14～15μm。

在本发明中，以所述碳化硅粉的质量为100％计，所述碳化硅超细粉的质量含量优选为0～50％，更优选为20～50％；所述碳化硅细粉的质量含量优选为50～100％，更优选为50～80％，所述碳化硅粗粉的质量含量优选为0～20％，更优选为5～15％。

在本发明中，所述烧结助剂优选包括Zn粉、SnCu合金粉和AlZn合金粉中的一种或两种，更优选包括Zn粉、SnCu合金粉或AlZn合金粉。在本发明中，所述烧结助剂的粒度优选为5～40μm，更优选为15～30μm。

在本发明中，所述铝基复合材料坯锭的相对密度优选≥97％。

在本发明中，所述铝基复合材料坯锭的制备方法，优选包括以下步骤：

将铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂进行球磨，得到混合球磨料；

将所述混合球磨料进行冷等静压成型，得到压坯；

将所述压坯进行真空无压烧结，得到高致密度的铝基复合材料。

本发明优选将铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂进行球磨，得到混合球磨料。在本发明中，所述球磨的球料体积比优选为(1～4)：1，更优选为(2～3)：1；转速优选为15～40r/min，更优选为30～40r/min；时间优选为2～6h，更优选为4～6h。

在本发明中，铝合金粉表面易形成氧化膜，阻隔了不同粉末金属之间的原子扩散，不易获得致密的铝基复合材料；本发明通过球磨将铝合金粉表面的氧化铝膜剥离并冷焊到铝合金中，露出新鲜的表层金属，提高了铝合金粉的表面活性，活化后的铝合金粉表面有利于烧结过程中粉末表面之间的原子扩散；但是如果铝合金粉在球磨过程中变形、冷焊严重，会导致铝合金粉球形度变差，进而降低铝合金粉的流动性，不利于获得致密度较高的铝基复合材料。本发明在上述操作参数范围内进行球磨，能够保证各制备原料充分混合，同时还能够最大程度的保证铝合金粉的表面活性和球形度，为后续制备高致密度的坯锭奠定基础。

得到混合球磨料后，本发明将所述混合球磨料进行冷等静压成型，得到压坯。在本发明中，所述冷等静压成型的压力优选为100～250MPa，更优选为150～200MPa，保压时间优选为2～8min，更优选为2～5min。在本发明中，所述压坯的相对密度优选为75～85％。

在本发明中，所述压坯的相对密度关系到后续真空无压烧结后所得铝基复合材料相对密度的高低，压坯密度如果过低会使得粉末之间间隙较大，后续烧结过程中烧结径难以长大、闭合和缩小(如图1a所示)；压坯密度如果过高会使得粉末之间的微小间隙完全变成闭孔，间隙间的空气和粉末表面吸附的微量结晶水难以顺利排出(如图1b所示)。本发明在上述制备原料的粒度和配比基础上，通过控制冷等静压成型的压力和保压时间，能够保证所述压坯的相对密度在75～85％范围内(如图1c所示)，保证后续能够获得最佳密度的铝基复合材料，进而有效避免气孔的形成，再结合焊接参数的限定，确保焊缝区域强度。

得到压坯后，本发明将所述压坯进行真空无压烧结，得到全致密的铝基复合材料。在本发明中，所述真空无压烧结优选具体包括：由室温经第一升温速率升温至200～300℃，保温30～120min；然后经第二升温速率升温至350～550℃，保温30～120min；最后经第三升温速率升温至600～640℃，保温120～600min；所述第一升温速率、第二升温速率和第三升温速率独立地为2～5℃/min。在本发明中，所述真空无压烧结更优选具体包括：由室温经第一升温速率升温至200～250℃，保温30～50min；然后经第二升温速率升温至400～500℃，保温30～50min；最后经第三升温速率升温至630～640℃，保温120～240min；所述第一升温速率、第二升温速率和第三升温速率独立地为2～3℃/min。

在本发明中，所述真空无压烧结包括三个烧结阶段，首先在低温段保温，排出压坯中少量的水蒸气、结晶水及油类物质等；然后在中温段保温，使压坯受热均匀，并且有低温液相(SnCu液相、AlZn液相、Zn液相等)形成以促进烧结；最后将温度提升至高温段保温，压坯中形成足够多的液相，保证原子的充分扩散和烧结径的闭合长大，使烧结后的铝基复合材料相对密度达到97％以上的全致密。

在本发明中，在所述铝基复合材料的相对密度达到97％以上(甚至99％以上)基础上，其规格尺寸可达φ500×1000mm，解决了粉末冶金法制备大规格尺寸陶瓷增强铝基复合材料致密度低的难题。在本发明中，所述铝基复合材料坯锭可进行二次热加工(如挤压、锻造)，得到致密度达100％的高性能铝合金复合材料构件。本发明对于所述热加工的操作参数没有特殊的限定，根据实际需要选择合适的操作参数即可。

本发明对前述技术方案所述铝基复合材料进行压制，得到铝基复合材料工件；采用脉冲方式对所述铝基复合材料工件进行焊接。

在本发明中，所述压制的方式优选包括挤压或锻压。本发明可采用本领域技术人员所熟知的挤压或锻压方式，有能得到所需要结构的工件即可。本发明通过压制进一步提高铝基复合材料的致密度，便于后续焊接的进行，提高焊缝区、熔合区的强度，实现了对铝基复合材料的良好焊接。在本发明中，当所述压制的方式为挤压时，所述挤压的挤压比优选为30～50，进一步优选为32～45；当所述压制的方式为锻压时，所述锻压的变形率优选为50～60％。

本发明优选对锻压后的工件进行热处理，提高压制工件的强度性能。在本发明中，所述热处理优选包括依次进行的固溶处理和时效处理；具体的，所述固溶处理的温度为510℃，升温至固溶处理温度的时间为40min，在固溶处理温度的保温时间为60min；时效处理的温度为165℃，时效处理的保温时间为9小时。

本发明仅以最为常规的焊接前母材已进行热处理工艺，焊接后不再进行热处理工艺为例。若特殊行业需要进一步提升其强度，且有相应的条件，不考虑成本上升因素，可以考虑焊后进行热处理工艺。

在本发明中，所述脉冲的频率优选为0.5～3Hz，进一步优选为1.0～1.5Hz。本发明采用低频脉冲对熔池进行冲击，能够使熔融焊丝与母材产生合理的流动，主要为母材中的碳化硅粉增强相较均匀扩散至焊缝熔合区；同时增强相颗粒改善熔池的结晶，使其晶粒更加细小。并且，所述焊接采用0.5～3Hz的脉冲频率，能够有效增强对焊接熔池的搅拌作用，形成鱼鳞纹，减少气孔缺陷，降低热输入，并细化焊缝组织晶粒从而提高强度。

本发明所述铝基复合材料达到全致密度状态，再经压制，以此作为焊接母材，几乎不含有气孔，焊接时利用常规的高强度焊丝(如5356、5087)进行填充，采用利于排气的焊接规范(脉冲冲击熔池、适度降低焊接速度以便气体逸出)和合适的坡口结构(例如，60°～80°V型坡口，钝边0，装配间隙0～0.5mm)和焊丝熔覆量(确保焊透的前提下，每层的覆盖厚度较小，以不超过3～4mm为宜，以使气体的逸出路径短)，确保焊缝区达到或接近5356焊丝强度。

在本发明中，所述焊接过程中所用垫板的凹槽优选为U型或半圆形，起到焊缝背部成形和散热的作用，同时一定程度上防止焊缝背面氧化，进而避免焊缝强度的降低。

在本发明中，所述焊接过程中作业现场的温度优选≥10℃，进一步优选为15～45℃；相对湿度优选≤70％；作业现场的温度和相对湿度优选通过预热除湿的方式达到。

在本发明中，所述焊接过程中保护气氛优选为氩气或为氩气和氦气的混合气体；所述混合气体中氩气和氦气的体积比优选为(7～15)：(7～15)，进一步优选为(8～12)：(10～15)。在本发明中，以氩气提供保护气氛时，所述氩气的通入速率优选为15～25L/min；以氩气和氦气的混合气体提供保护气氛时，所述氩气的通入速率优选为7～15L/min，进一步优选为8～12L/min，所述氦气的通入速率优选为7～15L/min，进一步优选为10～15L/min。

在本发明中，所述焊接的电流优选为70～150A，进一步优选为75～140A；电压优选为15～20V，进一步优选为16～18V；速度优选为5～12mm/s，进一步优选为6～10mm/s。

在本发明中，所述焊接用焊丝优选为填充5356焊丝或填充5087焊丝；所述焊丝的直径优选为1.2mm(MIG)或3.2mm(TIG)；本发明对所述焊丝的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。

在本发明中，所述焊接的形式优选包括MIG焊接或TIG焊接。

所述焊接前，本发明优选对所述铝基复合材料进行预处理，所述预处理包括依次进行的坡口加工、丙酮清理和氧化皮去除；本发明对所述坡口加工、丙酮清理和氧化皮去除的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。

所述焊接后，本发明优选对接头进行清理；本发明对所述清理的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的焊接接头的清理方式即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

按照表1中制备原料进行配料；

将配好的制备原料在滚筒式球磨机中进行球磨，得到混合球磨料；其中，球料体积比为3:1，转速为40r/min，球磨时间为4h；

将所述混合球磨料装入硅胶包套并密封，在150MPa条件下进行冷等静压成型，保压120s，得到压坯，相对密度为80％；

将所述压坯进行真空无压烧结，具体是以2℃/min升温速率由室温升温至200℃，保温50min；然后以2℃/min升温速率升温至400℃，保温50min；最后以2℃/min升温速率升温至630℃，保温240min，得到高致密度的铝基复合材料，相对密度为98.5％，规格尺寸为φ500×1000mm。

表1实施例1中制备原料配料表

实施例2

按照表2中制备原料进行配料；

将配好的制备原料在滚筒式球磨机中进行球磨，得到混合球磨料；其中，球料体积比为4:1，转速为40r/min，球磨时间为6h；

将所述混合球磨料装入硅胶包套并密封，在200MPa条件下进行冷等静压成型，保压120s，得到压坯，相对密度为75％；

将所述压坯进行真空无压烧结，具体是以2℃/min升温速率由室温升温至200℃，保温50min；然后以2℃/min升温速率升温至500℃，保温50min；最后以2℃/min升温速率升温至630℃，保温240min，得到高致密度的铝基复合材料，相对密度为97％，规格尺寸为φ500×1000mm。

表2实施例2中制备原料配料表

实施例3

按照表3中制备原料进行配料；

将配好的制备原料在滚筒式球磨机中进行球磨，得到混合球磨料；其中，球料体积比为2:1，转速为30r/min，球磨时间为4h；

将所述混合球磨料装入硅胶包套并密封，在200MPa条件下进行冷等静压成型，保压120s，得到压坯，相对密度为85％；

将所述压坯进行真空无压烧结，具体是以2℃/min升温速率由室温升温至200℃，保温50min；然后以2℃/min升温速率升温至400℃，保温50min；最后以2℃/min升温速率升温至630℃，保温240min，得到高致密度的铝基复合材料，相对密度为99％，规格尺寸为φ500×1000mm。

表3实施例3中制备原料配料表

实施例4

将实施例1得到的铝基复合材料切割加工为直径85mm、厚度40mm的圆柱形锻造坯料，然后进行锻压(控制锻压变形率为55％)和热处理，得到铝基复合材料工件；再以此作为母材进行焊接：

锻压之后的热处理工艺优选为：固溶处理温度510℃，升温时间40min，保温时间60min；时效温度165℃，保温时间9小时。

MIG焊接，焊接过程中垫板的凹槽为半圆型，脉冲频率为0.5～3Hz，试板规格80*50*4(从锻压后的复合材料工件靠中心位置取样)，开60°V型坡口，钝边0，装配间隙0～0.5mm，填充5087焊丝，直径1.2mm，气流量15～20L/min高纯氩，电流110～150A，电压15～20V，焊接速度7～10mm/s，单面焊双面成型。焊后不做热处理，制作平滑拉伸试样，接头抗拉强度257Mpa，达到母材60％以上。

实施例5

将实施例2得到的铝基复合材料进行挤压，控制挤压比为50，得到铝基复合材料工件，进一步提高致密度，高达100％；再以工件为母材进行焊接：

MIG焊接，焊接过程中垫板的凹槽为U型，脉冲频率为0.3～3Hz，试板规格200*80*4，开70°V型坡口，钝边0，不留间隙，填充5356焊丝，直径1.2mm，气流量15～25L/min高纯氩，正面焊接电流70～100A，电压15～20V，焊接速度7～12mm/s,反面清根后焊接，焊接电流110～140A，电压16～20V，焊接速度5～10mm/s。焊后不做热处理，制作平滑拉伸试样，接头抗拉强度269Mpa，达到母材65％以上。

实施例6

将实施例3得到的铝基复合材料切割进行挤压，控制积压比为30。

以挤压之后的工件作为母材进行焊接：

TIG焊接，焊接过程中垫板的凹槽为U型，脉冲频率为0.5～3Hz，试板规格200*80*4，开80°V型坡口，钝边0，不留间隙，填充5356焊丝，直径3.2mm,氩气7～15L/min+氦气7～15L/min，电流110～140A，焊接速度5～8mm/s，单面焊双面成型。焊后不做热处理，制作拉伸试样，焊接接头抗拉强度253Mpa，达到母材60％以上。

对实施例4～6得到的焊接接头进行金相检测，实施例1的检测结果如图2所示；其中a，b，c和d分别为母材区、热影响区、熔合过渡期和焊缝区的低倍金相组织。由图2可知，本发明在焊接过程中没有出现增强相颗粒偏析和气孔、裂纹、夹渣等缺陷，图2c中焊缝熔合良好，图2d中焊缝中增强颗粒分布均匀，无明显偏聚现象。实施例6～8的检测结果与之类似，同样未检测出成分偏析和焊缝内部缺陷。

由以上实施例可知，本发明提供的铝基复合材料的致密度高，以此作为焊接母材，材料内部几乎不含气孔，焊接过程中能够避免缺陷的形成，进而提高焊接区域的强度；本发明针对铝基复合材料熔池粘稠的特点，调控脉冲频率，有效控制脉冲对熔池的冲击，使其产生合理的流动作用，促进排气；脉冲引起的碳化硅粉的合理扩散，将有效改善熔池的结晶状态，使其晶粒细小，强度提高；并且扩散作用达到熔合区有增强相的作用，弥补熔合区少量缺陷引起的强度下降。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝基复合材料的焊接方法，包括：将铝基复合材料进行压制，得到铝基复合材料工件；采用脉冲方式对所述铝基复合材料工件进行焊接；

所述铝基复合材料由包括铝合金粉、碳化硅粉和烧结助剂的制备原料依次经球磨、冷等静压成型和真空无压烧结制备得到；

所述铝合金粉包括铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉，所述铝合金超细粉的D50为1～5μm，铝合金细粉的D50为8～12μm，铝合金粗粉的D50为20～60μm；所述铝合金超细粉、铝合金细粉和铝合金粗粉的质量比为(60～80)：(7～15)：(7～15)；

所述碳化硅粉的D50为0.4～20μm，添加量为所述铝合金粉质量的5～15％；

烧结助剂的添加量为所述铝合金粉质量的0.05～0.2％；

所述脉冲的频率为0.5～3Hz。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述碳化硅粉包括碳化硅超细粉、碳化硅细粉和碳化硅粗粉，所述碳化硅超细粉的D50<6μm，碳化硅细粉的D50为6～12μm，碳化硅粗粉的D50>12μm。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，以所述碳化硅粉的质量为100％计，所述碳化硅超细粉的质量含量为0～50％，所述碳化硅细粉的质量含量为50～100％，所述碳化硅粗粉的质量含量为0～20％。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述烧结助剂包括Zn粉、SnCu合金粉和AlZn合金粉中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述铝基复合材料的相对密度≥97％。

6.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述压制的方式包括挤压或锻压。

7.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，当所述压制的方式为挤压时，所述挤压的挤压比为30～50；当所述压制的方式为锻压时，所述锻压的变形率为50～60％。

8.根据权利要求1～7任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接过程中所用垫板的凹槽为U型或半圆形。

9.根据权利要求1～7任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接过程中作业现场的温度≥10℃，相对湿度≤70％；

所述焊接过程中保护气氛为氩气或者为氩气和氦气的混合气体；所述混合气体中氩气和氦气的体积比为(7～15)：(7～15)。

10.根据权利要求1～7任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接的电流为70～150A，电压为15～20V，速度为5～12mm/s。

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