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专利号: 2022102306976
申请人: 安阳工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于包括如下步骤:

a)采用双金属三层复合结构设计,上层和下层为台阶型镍基合金板,水平对接契合放置,中间层为铝合金或铝薄板。焊前经表面预处理,装配固定。

b)采用激光焊设备焊接,精确调整激光束光斑位置,光斑位于上层表面高熔点镍基合金一侧,激光光斑焦点位于上层镍基合金内部。

c)优化激光功率和焊接速度进行焊接,合理分配热输入使上下层镍基合金一侧充分熔化,而中间层低熔点铝合金一侧少量熔化。熔池中镍元素浓度增加,铝元素浓度减少,改善熔池冶金性能。改变焊缝化学成分,抑制熔池凝固过程中铝侧Ni‑Al脆硬金属间化合物生成。促进镍侧焊缝组织细晶强化,获得塑性较好面心立方结构镍基固溶体,改善焊缝两侧微观组织,降低接头脆性开裂,提高焊接性和抗裂性,实现异种材料小孔全熔透三层复合结构可靠连接。改善焊缝上下表面成形,避免裂纹、气孔、未熔合和未焊透等焊接缺陷。

2.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤a)中,镍基合金为非定向凝固镍基合金、定向凝固镍基合金或者单晶镍基合金,铝合金为2系列铝铜合金、3系列铝锰合金、4系列铝硅合金、5系列铝镁合金、6系列铝镁硅合金或7系列铝锌合金,铝为1系列工业纯铝。

3.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤b)中,激光束光斑偏置上表面高吸收率镍基合金一侧,距离两块镍基合金对接中心线d=0~1mm。

4.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤b)激光光斑焦点位于上层镍基合金内部负离焦位置‑1~

0mm。

5.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤b)中,激光光束类型为CO2气体激光光束、Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)固体激光光束、半导体激光光束、盘式激光光束或光纤激光光束,光束的横截面是高斯分布圆形光斑。

6.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤c)中,激光功率为2~3kW。

7.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤c)中,焊接速度为0.5~1m/min,一次焊接同时形成镍基合金‑铝合金‑镍基合金双金属三层焊缝复合结构接头。

8.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤c)中,控制异种材料稀释率,改变焊缝化学成分和界面化学冶金反应,阻止镍和铝元素相互扩散,抑制接触界面富铝Ni‑Al金属间化合物,获得镍基固溶体,减弱接头脆性,提高接头强度。

9.根据权利要求1所述的镍基合金/铝合金或铝异种材料复合板材结构过渡接头激光焊接方法,其特征在于所述步骤c)中,优化焊接工艺参数减少脆硬金属间化合物,一定程度缓解界面内应力,降低接触界面残余应力和应力集中,得到无明显裂纹的高质量焊接接头。