一种搅拌摩擦焊搅拌头材料以及搅拌头的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108677075A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810657848.X(22)申请日2018.06.25(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市二环路北一段111号(72)发明人李达张乔范兴文王松(74)专利代理机构成都正华专利代理事务所(普通合伙)51229代理人何凡李蕊(51)Int.Cl.C22C27/04(2006.01)C22C32/00(2006.01)B22F1/00(2006.01)B22F3/14(2006.01)B23K20/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种搅拌摩擦焊搅拌头材料以及搅拌头的制备方法(57)摘要本发明公开了一种搅拌摩擦焊搅拌头材料以及搅拌头的制备方法，属于焊接用搅拌头制备技术领域。该搅拌摩擦焊搅拌头材料包括：按照重量百分比计的钨粉75-85％和碳合金粉15-25％，所述碳合金粉为碳化钛粉和碳化锆粉中的一种或两种组合。搅拌头的制备方法，包括：(1)按照上述配比将钨粉和碳合金粉混合后置于搅拌头模具中进行预成型处理，制得预成型坯体；(2)将所述预成型坯体置于炉中，随炉升温至2000-2200℃，调节炉内压力为20-25MPa，保温1-1.5h，随炉自然冷却后制得。本发明制备的搅拌头具有优异的强度和耐磨损性能，能够显著提高搅拌头的使用寿命，采用的合金粉末容易获得，原材料成本大幅降低。CN108677075ACN108677075A权利要求书1/1页1.一种搅拌摩擦焊搅拌头材料，其特征在于，包括：按照重量百分比计的钨粉75-85％和碳合金粉15-25％，所述碳合金粉为碳化钛粉和碳化锆粉中的一种或两种组合。2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊搅拌头材料，其特征在于，包括：按照重量百分比计的钨粉80％和碳化钛粉20％。3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊搅拌头材料，其特征在于，包括：按照重量百分比计的钨粉80％和碳化锆粉20％。4.根据权利要求1项所述的搅拌摩擦焊搅拌头材料，其特征在于，包括：按照重量百分比计的钨粉80％、碳化钛粉10％和碳化锆粉10％。5.根据权利要求1-4任一项所述的搅拌摩擦焊搅拌头材料，其特征在于，所述钨粉的颗粒尺寸为5-30μm，所述碳化钛粉的颗粒尺寸均为5-30μm，碳化锆粉的颗粒尺寸为5-30μm。6.根据权利要求5所述的搅拌摩擦焊搅拌头材料，其特征在于，所述钨粉的颗粒尺寸为5-8μm，所述碳化钛粉的颗粒尺寸均为5-8μm，碳化锆粉的颗粒尺寸为5-8μm。7.一种搅拌摩擦焊搅拌头的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的搅拌头材料制备而成，其步骤包括：(1)按照上述配比将钨粉和碳合金粉混合后置于搅拌头模具中进行预成型处理，制得预成型坯体；(2)将所述预成型坯体置于炉中，随炉升温至2000-2200℃，调节炉内压力为20-25MPa，保温1-1.5h，随炉自然冷却后制得。8.根据权利要求7所述的搅拌摩擦焊搅拌头的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：(3)将步骤(2)制得的搅拌头进行精磨抛光处理。2CN108677075A说明书1/5页一种搅拌摩擦焊搅拌头材料以及搅拌头的制备方法技术领域[0001]本发明涉及焊用搅拌头制备技术领域，具体涉及一种搅拌摩擦焊搅拌头材料以及搅拌头的制备方法，主要用于铝合金、镁合金、铜合金、钛合金等合金搅拌摩擦焊工艺。背景技术[0002]搅拌摩擦焊接技术，以其独特的工作原理和技术特点成为了焊接领域的新星和研究热点。搅拌摩擦焊不需要焊丝、焊条和保护气体，是一种绿色环保的焊接技术。搅拌头是其最主要的耗材，但同时也是搅拌摩擦焊最为致命的弱点；搅拌头的好坏不仅决定了搅拌摩擦焊接头的性能，而且决定着搅拌摩擦焊的生产成本。在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头旋转着插入工件并沿焊接方向持续运动，轴肩底部要紧密贴合在被焊工件表面，并保持一定的压入量；焊缝的形成需要搅拌头与工件的剧烈摩擦作用产生，整个焊接过程中，搅拌头都处于十分恶劣的工作环境下，因此，需要搅拌头具有优异的高温力学性能，尤其是高温耐磨损性能。[0003]基于搅拌头对材料耐磨损及耐高温稳定性的要求，现阶段比较常用的搅拌头材料有H13工具钢、模具钢、镍基合金、纯钨、钨基合金(W-Re、W-La等)、多晶立方氮化硼；或者采用激光熔敷、超音速火焰喷涂、钎焊等技术将两种材料进行组合等。[0004]采用上述材料或方法制备的搅拌头虽然能在一定程度上提高搅拌头的耐磨性能，但其制作工艺复杂，成本高昂，如钨铼合金价格十分昂贵，后期铣削车削加工困难等，不适用于工业化应用；而若采用传统的低成本材料，如工具钢、模具钢等，搅拌头使用寿命大幅度下降，同样会给生产带来困扰，同