专利名称：一种多孔内芯与致密外壳的连接方法
技术领域：
本发明涉及一种金属材料的连接方法，具体涉及一种多孔内芯与致密 外壳的连接方法。
背景技术：
随着现代工业的发展，金属多孔材料及其装备的应用领域不断拓展， 从早期的过滤与分离到节流、表面燃烧，从消声、抗震到超轻结构等，已 成为一种兼具功能和结构双重属性的性能优异的新型功能材料，广泛应用 于冶金机械、石油化工、能源环保、国防军工、核技术和生物制药等工业， 是上述工业实现技术突破不可或缺的关键材料。由此带动了金属多孔材料 的材质、形状以及品种的多方向发展，材质由早期的铜、镍、青黄铜等发
展到不锈钢、钛及钛合金、镍合金以及钨、钼、FeAl、 FeCrAl等高温合 金，其形状从简单的管、片、板、带状拓展到折叠、梅花形等复杂形状， 尺寸由常规向超大以及微小化发展，品种也由单纯的多孔材料发展到复杂 的装备。
金属多孔材料及其装备的应用越来越多，多孔材料与致密材料的焊接 也越来越重要，焊接强度的好坏将直接影响整个元件的质量。现今国内大 多数生产厂家釆用的是将多孔材料与致密材料分体制作，然后再焊接在一 起的工艺，工序复杂，而且焊缝中易产生的孔洞、组织氧化及冷却产生的 残余应力，使得整个过滤元件的抗拉强度降低，影响过滤元件的使用寿命。 另外，小尺寸的多孔材料与致密材料的焊接还存在更多问题，氩弧焊通常 焊缝宽度相对大，使多孔材料的有效面积减小，甚至全部堵塞孔洞；激光 焊虽然焊缝宽度相对较小，但熔深不易控制，批量元件的一致性不好，而 且成本较高。如果在多孔材料的烧结时同时完成与致密材料的焊接，使二 者连接成一体，则可以实现多孔材料与致密材料的一体化成型，并且工艺
简单，可以大大降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有涂层导体阻隔层制备技术的不足，提供一种 工艺简单，批量生产成本低的多孔内芯与致密外壳的连接方法，以实现多 孔材料与致密材料的一体化成型。
为了实现上述目的，本发明釆用的技术方案是 一种多孔内芯与致密 外壳的连接方法，内芯为多孔材料，外壳为致密材料，其特征在于该连接 方法是选择-80~ +500目范围内的金属A、 B粉，按其原子比l : l配 料，配料后放入混料机中混匀，然后将A、 B金属混合粉直接装入由金属 A制成的致密管中，经过2.5-5.0MPa模压成型，于350-1200""C真空烧结 1-2小时；其中金属B在金属A中的扩散速度大于金属A在金属B中的扩 散速度，多孔材料为AB合金，致密材料为金属A。
所述AB合金为Ti-Al合金、Ti-Ni合金、Fe-Al合金、Fe-Cu合金、 Al-Cu合金或Cu-Zn合金等。
本发明利用 一 些合金在烧结时由于Kirkendall效应会发生烧结膨胀现 象，表现为B金属向A金属的扩散速度大于A金属向B金属的扩散速度， 而在B金属原来位置留下稳定的孔隙，或在原有孔隙的基础上形成新的较 大孔隙，成为多孔材料；同时通过B金属向A金属的扩散，完成了AB金 属多孔材料与A致密材料之间的烧结扩散焊，使二者连接成一体。
本发明与现有技术相比具有以下优点本发明通过粉末冶金方法，利 用一些合金在烧结时发生Kirkendall效应和烧结膨胀现象，完成多孔材料 与致密材料的烧结扩散焊，使二者连接成一体，不漏气，密封性好，可以 实现多孔材料与致密材料的一体化成型，并且工艺简单，可以大大降低生 产成本。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
TiAl系合金，致密管为Ti，多孔内芯为TiAl合金。选择-80~ +500 目范围内的Ti、 Al粉，按原子比1 : 1配料，放入SPEX8000M高能混料 机中混勾，然后将混合粉直接装入致密Ti管中，经过2.5-5.01\1 3模压成
型，最后于600-800'C真空烧结1-2小时。Al在Ti中的扩散速度大于Ti 在A1中的扩散速度，通过Al向Ti的扩散，实现了 TiAl多孔材料与致密 Ti管之间的烧结扩散焊。孔隙度为10-30%,压力为0.2MPa时，气体从 TiAl的孔中通过，而不是从TiAl与致密Ti管之间的连接处漏出，说明二 者之间已实现烧结扩散焊，连接成一体。 实施例2
TiNi系合金，致密管为Ti,多孔内芯为TiNi合金。选择-100~+400 目范围内的Ti、 Ni粉，按原子比l:l配料，放入SPEX8000M髙能混料 机中混匀，然后将混合粉直接装入致密Ti管中，经过2.5-5.01\1 3模压成 型，最后于800-950'C真空烧结2小时。Ni在Ti中的扩散速度是Ti在 Ni中扩散速度的4000倍，压坯中原先存在Ni的部位很快成为空洞，进 入Ti中的Ni原子与Ti形成化合物，造成宏观体积增大，实现了 TiNi 多孔材料与致密Ti管之间的烧结扩散焊。孔隙度为10-30%,压力为 0.2MPa时，气体从TiNi的孔中通过，而不是从TiNi与致密Ti管之间的 连接处漏出，说明二者之间已实现烧结扩散焊，连接成一体。
实施例3
FeAl系合金，致密管为不锈钢，多孔内芯为FeAl合金。选择-200 ~ + 400目范围内的Fe、 Al粉，按原子比l:l配料，放入SPEX8000M高 能混料机中混勾，然后将混合粉直接装入致密不锈钢管中，经过 2.5-5.0MPa模压成型，最后于600-800'C真空烧结2小时。Al在Fe中的 扩散速度大于Fe在Al中的扩散速度，通过Al向Fe的扩散，实现了 FeAl 多孔材料与致密不锈钢管之间的烧结扩散焊。孔隙度为20-40%,压力为 0.2MPa时，气体从FeAl的孔中通过，而不是从FeAl与致密不锈钢管之 间的连接处漏出，说明二者之间已实现烧结扩散焊，连接成一体。
实施例4
FeCu系合金，致密管为不锈钢，多孔内芯为FeCu合金。选择-150~ + 400目范围内的76、 Cu粉，按原子比l:l配料，放入SPEX8000M高 能混料机中混句，然后将混合粉直接装入致密不锈钢管中，经过 2.5-5.0MPa模压成型，最后于1100-1200。C真空烧结1-2小时。Cu在Fe 中的扩散速度大于Fe在Cu中的扩散速度，通过Oi向Fe的扩散，实现 了 FeCu多孔材料与致密不锈钢管之间的烧结扩散焊。孔隙度为10-20%, 压力为0.2MPa时，气体从FeCu的孔中通过，而不是从FeCu与致密不 锈钢管之间的连接处漏出，说明二者之间已实现烧结扩散焊，连接成一体。 实施例5
AlCu系合金，致密管为Al，多孔内芯为AlCu合金。选择-100- + 400目范围内的A1、 Cu粉，按原子比l:l配料，放入SPEX8000M高能 混料机中混匀，然后将混合粉直接装入致密Al管中，经过2.5-5.0MPa模 压成型，最后于350-600'C真空烧结2小时。Cu在Al中的扩散速度大于 Al在Cu中的扩散速度，通过Cu向Al的扩散，实现了 AlCii多孔材料与 致密Al管之间的烧结扩散焊。孔隙度为10-20%,压力为0.21\1 3时，气 体从AlCu的孔中通过，而不是从AlCu与致密Al管之间的连接处漏出， 说明二者之间已实现烧结扩散焊，连接成一体。
权利要求
1、一种多孔内芯与致密外壳的连接方法，内芯为多孔材料，外壳为致密材料，其特征在于该连接方法是选择-80～+500目范围内的金属A、B粉，按其原子比1∶1配料，配料后放入混料机中混匀，然后将A、B金属混合粉直接装入由金属A制成的致密管中，经过2.5-5.0MPa模压成型，于350-1200℃真空烧结1-2小时；其中金属B在金属A中的扩散速度大于金属A在金属B中的扩散速度，多孔材料为AB合金，致密材料为金属A。
2、 根据权利要求1所述的一种多孔内芯与致密外壳的连接方法，其 特征在于所述AB合金为Ti-Al合金、Ti-Ni合金、Fe-Al合金、Fe-Cu 合金、Cu-Al合金或Cu-Zn合金。
全文摘要
本发明公开了一种多孔内芯与致密外壳的连接方法，该方法为选择-80～+500目范围内的金属A、B粉，按其原子比1∶1配料，配料后放入混料机中混匀，然后将A、B金属混合粉直接装入由金属A制成的致密管中，经过2.5-5.0MPa模压成型，于350-1200℃真空烧结1-2小时；其中金属B在金属A中的扩散速度大于金属A在金属B中的扩散速度，多孔材料为AB合金，致密材料为金属A。本发明通过粉末冶金方法，利用一些合金在烧结时发生Kirkendall效应和烧结膨胀现象，完成多孔材料与致密材料的烧结扩散焊，使二者连接成一体，不漏气，密封性好，可以实现多孔材料与致密材料的一体化成型，并且工艺简单，可以大大降低生产成本。
文档编号C22C1/08GK101108421SQ20071001859
公开日2008年1月23日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者康新婷, 朱纪磊, 程 李, 汤慧萍, 汪强兵, 王建永, 渊 葛, 萍 谈 申请人:西北有色金属研究院