專利名稱：一種Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>/Cu-Al金屬陶瓷材料的電弧焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料及其與別種材料之間的牢固連接方法。
背景技術：
Ti3CVCu-Al金屬陶瓷材料是采用專利號為ZL200510012150.5、發(fā)明名稱為"一種 Ti3CVCu-Al金屬陶瓷材料及其制備方法"的發(fā)明專利制造的一種以Cu和Ti3AlC2陶瓷為原料 反應型復合的新型材料。該材料具有很高的強度和韌性、良好的導電性、導熱性、耐磨性、 耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性，在機械裝備、電工器件、載運工具、能源裝備和化工裝備等領域 有廣泛的用途。
材料加工方法對于材料的應用是十分重要的。這種新型的Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料是 采用粉末冶金的方法制備的，要用其制造特定結構形狀的零件，可以采用粉末坯體成型后 燒結的方法，也可以采用對預先制備的塊體材料進行機加工的方法。然而，對于復雜結構 形狀的零件，前一種方法是相當困難的，而后一種方法不僅造成材料的浪費，且對于某些 空心的封閉結構，例如空心球，實際上是無法實現的。此外，這種新型的Ti3CVCu-Al金屬 陶瓷材料與其它材料的牢固連接，也是需要解決的重要工程問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料的電弧焊接方法， 以解決其復雜結構形狀零件制造的問題，以及該材料與純銅或銅合金材料之間的牢固連接 問題。
本發(fā)明的技術方案
一種Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料電弧焊接方法，該方法包括以下步驟
(1) 將兩塊Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料的待焊接表面清理干凈，分別與直流或交流電 源的兩個電極連接；
(2) 使兩個待焊接表面接觸，構成電源回路，而后接通流動的氬氣，使其籠罩在焊接 面周圍，使焊接面與空氣隔離，而后接通電源；
(3) 施加1 5A/mn^的電流，之后將兩個焊接面沿法線方向分離l~3mm的距離，使 分離后的兩個焊接面之間產生電弧，持續(xù)0.5~5秒鐘后切斷電源；
(4) 隨即使分離的兩個焊接面迅速接合，并沿焊接面的法線方向施加0.5 2.5MPa的壓力，將此壓力保持到焊口溫度降至20-25°C，卸壓并關閉氬氣，即完成兩塊Ti3C2/Cu-Al 金屬陶瓷材料之間的焊接。
上述的Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料電弧焊接方法，也適用于Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料與 Cu-Sn、 Cu-Mg等各種銅合金材料的焊接。
本發(fā)明的一種Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料電弧焊接方法的有益效果
(1) 連接強度高，焊縫及影響區(qū)的斷裂強度不低于Ti3CVCu-Al金屬陶瓷材料本身；
(2) 焊縫窄，焊縫及影響區(qū)的寬度一般不超過3mm;
(3) 焊縫及影響區(qū)的化學穩(wěn)定性不低于Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料本身；
(4) 工藝簡單，易于操作，適合工業(yè)化生產。
圖1為兩塊相同的Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料的焊縫及其附近區(qū)域的外觀狀況(SEM 照片)，顯示焊接后的兩塊材料之間的連接狀況；
圖2為Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料焊縫區(qū)典型金相組織結構(SEM照片)，顯示焊接后 的材料組織狀況；
圖3為焊接的Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料試樣拉斷后的狀況(光學照片)，其斷裂部位 不在焊接區(qū)，表明悍縫的連接強度不低于Ti3C2/Cn-Al金屬陶瓷材料本身。
具體實施例方式
實施例1
一種Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料電弧焊接方法，該方法包括以下步驟 (1 )將兩塊焊接面尺寸為lOmmX 10mm的Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料的表面用砂紙磨 光，之后分別與電源的兩個電極連接；
(2) 將兩個待焊接表面接觸，構成電源回路，而后接通流動的氬氣，使其籠罩在悍接 面周圍，使焊接面與空氣隔離，然后接通電源；
(3) 施加2.0A/mn^的電流，隨即將兩個焊接面沿法線方向分離2.2mm的距離，使分 離后的兩個焊接面之間產生電弧，持續(xù)2.5秒鐘后切斷電源；
(4) 隨即將兩個焊接面迅速接合，并沿焊接面的法線方向施加1.5MPa的壓力，將此 壓力保持到焊口溫度降至25°C，卸壓并關閉氬氣，即完成兩塊Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料
之間的焊接。
實施例2
(1 )將焊接面尺寸為10mmX 10mm的Ti3C2/Cu-A金屬陶瓷材料和Mg含量為1.6 wet% 的Cu-Mg合金材料表面用砂紙磨光，之后分別與電源的兩個電極連接；
(2) 將兩個待焊接表面接觸，構成電源回路，而后接通流動的氬氣，使其籠罩在焊接 面周圍，使焊接面與空氣隔離，然后接通電源；
(3) 施加3.8A/mn^的電流，之后將兩個焊接面沿法線方向分離1.5mm的距離，使分 離后的兩個焊接面之間產生電弧，持續(xù)1.5秒鐘后切斷電源；
(4) 隨即使分離的兩個焊接面迅速接合，并施加0.8MPa的壓力，將此壓力保持到焊 口溫度降至20°C，卸壓并關閉氬氣，即完成Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料與Cu-Mg合金材料 之間的焊接。
該方法還適用于Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料與銅合金之間的牢固連接。
權利要求
1.Ti3C2Cu-Al金屬陶瓷材料的電弧焊接方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)將兩塊Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料的待焊接表面清理干凈，分別與直流或交流電源的兩個電極連接；(2)將兩個待焊接表面接觸，構成電源回路，而后接通流動的氬氣，使其籠罩在焊接面周圍，使焊接面與空氣隔離，而后接通電源；(3)施加1～5A/mm2的電流，之后將兩個焊接面沿法線方向分離1～3mm的距離，使分離后的兩個焊接面之間產生電弧，持續(xù)0.5～5秒鐘后切斷電源；(4)隨即使分離的兩個焊接面迅速接合，并沿焊接面的法線方向施加0.5～2.5MPa的壓力，將此壓力保持到焊口溫度降至20-25℃，卸壓并關閉氬氣，即完成兩塊Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料之間的焊接。
2. 根據權利要求l所述的Ti3C2Cu-Al金屬陶瓷材料的電弧焊接方法，其特征在于步 驟(1)中，焊接的兩塊材料還適用于Ti3C2/Cu-Al金屬陶瓷材料與各種銅合金材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>Cu-Al金屬陶瓷材料的電弧焊接方法，該方法是將兩塊Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>/Cu-Al金屬陶瓷材料的待焊接表面清理干凈，分別與直或交流電源連接；接通流動氬氣，使其籠罩在焊接面周圍，使焊接面與空氣隔離，接通電源；施加1～5A/mm<sup>2</sup>的電流，后將兩焊接面沿法線方向分離1～3mm，使焊接面之間產生電弧，持續(xù)0.5～5秒鐘切斷電源；隨即使分離的兩個焊接面迅速接合，并施加0.5～2.5MPa的壓力，將此壓力保持到焊口溫度降至20-25℃，卸壓并關閉氬氣，即完成兩塊Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>/Cu-Al金屬陶瓷材料之間的焊接。解決了兩塊Ti<sub>3</sub>C<sub>2</sub>/Cu-Al材料或其一與銅合金之間的牢固連接問題。
文檔編號B23K9/16GK101200016SQ20071017833
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權日2007年11月29日
發(fā)明者華 張, 翟洪祥, 黃振鶯 申請人:北京交通大學