專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法
超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制造業(yè)的先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型的三維金屬超聲波焊接制造多功能金屬基復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
超聲波焊接疊層制造是一種固態(tài)自由成型工藝，采用超聲波焊接金屬箔制造3D 金屬結(jié)構(gòu)。超聲波焊接疊層制造過(guò)程中，埋入形狀記憶合金SMA纖維，可用于纖維基復(fù)合材料的制造。超聲波疊層制造纖維金屬基復(fù)合材料，和其它的長(zhǎng)纖維金屬基復(fù)合材料制造方法相比，如鑄造，擴(kuò)散焊接和噴射沉積技術(shù)，超聲波快速成型制造具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，超聲波焊接工藝不需要高溫。雖然由于界面上的摩擦熱溫度最高可以達(dá)到金屬熔點(diǎn)的一半，甚至只有熔點(diǎn)的四分之一，但是在零件制造的離散過(guò)程中，熱量幾乎可以忽略不計(jì)。特別適合于對(duì)成型溫度有嚴(yán)格要求的形狀記憶、磁致伸縮智能材料和結(jié)構(gòu)的制造。第二，超聲波制造結(jié)合了增材制造和去除制造的優(yōu)勢(shì)，可以用來(lái)制造復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)零件， 并且具有高精度和高的表面質(zhì)量，包括內(nèi)部復(fù)雜通道，可以實(shí)現(xiàn)多種材料的制造，內(nèi)部可以埋入加強(qiáng)纖維、形狀記憶合金纖維、光纖、傳感器和電子元件。因?yàn)楣に囘^(guò)程不需要金屬的熔化，不必?fù)?dān)心收縮帶來(lái)的尺寸誤差，殘余應(yīng)力，以及成品零件的變形。不需要金屬熔化也可以幫助我們克服脆性的金屬間化合物的形成，也不必考慮異質(zhì)金屬的互溶問(wèn)題。第三，這種工藝可以用來(lái)焊接難以焊接的金屬，以及異質(zhì)金屬，不需要惰性氣體保護(hù)。超聲波焊接甚至能進(jìn)行玻璃和金屬的焊接。第四，在金屬箔表面以及埋入材料有氧化膜時(shí)，例如3003鋁合金，超聲波焊接前不需要預(yù)處理，超聲波能量打碎并分散表面氧化膜和雜質(zhì)，形成原子連接，不必考慮金屬材料的界面潤(rùn)濕性。更加值得注意的是，超聲波焊接可以實(shí)現(xiàn)金屬基復(fù)合材料的快速成型。超聲波焊接快速成型制造中，三維CAD模型通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件分層，得到許多水平層數(shù)據(jù)，層厚度和金屬箔相等。這些數(shù)據(jù)從底部到最上層依次建造，最終制造出三維物體。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁(SMA-Al)金屬基復(fù)合材料的方法，用于制造一種剛度可調(diào)整，尺寸可保持金屬基復(fù)合材料，本發(fā)明的制造方法成型速度快、精度高，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，包括以下步驟1)、首先對(duì)鋁金屬箔表面滾壓溝槽，對(duì)滾壓后的鋁金屬箔進(jìn)行退火熱處理；2)、在電磁吸附平臺(tái)上鋪放一張不銹鋼金屬箔；3)、在不銹鋼金屬箔表面鋪放一張鋁金屬箔；4)、在鋁金屬箔上排列放置表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維；5)、在表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維表面再鋪放一張鋁金屬箔；
6)、進(jìn)行超聲波焊接，滾動(dòng)聲極在壓力作用下，向前滾動(dòng)，同時(shí)，將超聲波振動(dòng)傳遞給鋁金屬箔，實(shí)現(xiàn)兩張鋁金屬箔之間，鋁金屬箔和表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維之間的焊接；7)、完成一層鋁金屬箔和表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維的超聲波焊接后，數(shù)控加工逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓；重復(fù)進(jìn)行幻 7)的步驟，直到完成金屬基復(fù)合材料。鋁金屬箔的厚度為100 200μπι，鋁金屬箔上形成的溝槽的間距為100 400 μ m ；鋁金屬箔上形成的溝槽的深度為40 150 μ m ；對(duì)滾壓后的鋁金屬箔進(jìn)行退火熱處理的具體方法為對(duì)滾壓后的鋁金屬箔進(jìn)行退火熱處理，退火加熱溫度為450 520°C，保溫5小時(shí)，然后隨爐冷卻，每小時(shí)冷卻溫度小于10度，冷至200度出爐空冷。鋁金屬箔上形成的溝槽包括相互平行的第一方向的溝槽和相互平行的第二方向的溝槽，第一方向垂直第二方向。表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維包括芯部的NiTi合金形狀記憶合金纖維、包覆在NiTi合金形狀記憶合金纖維外層的絕緣層和包覆在絕緣層外的鋁鍍層，NiTi 合金形狀記憶合金纖維的直徑為100 200 μ m，絕緣層的厚度為10 30nm，鋁鍍層的厚度為5 30 μ m。表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維的制備方法為首先，將NiTi合金形狀記憶合金纖維采用原位水熱化學(xué)合成法，在溫度為180 220°C的反應(yīng)液中，反應(yīng)時(shí)間為 4 14小時(shí)，在TiNi合金形狀記憶合金表面制備一層TW2絕緣層；然后，采用真空鍍鋁工藝，在TiO2絕緣層表面蒸鍍一層鋁鍍層；其中，反應(yīng)液的組成為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15% 30% 的NaOH 、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 20%的NaNO2、余量為H2O,反應(yīng)液的pH值為8 14。進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，超聲波振動(dòng)頻率為20kHz，振幅為5 15 μ m ；滾動(dòng)聲極的直徑為30 60mm ；進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，滾動(dòng)聲極的滾動(dòng)速度為30 50mm/s，法向壓力為100 300MPa。步驟幻中表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維嵌入鋁金屬箔上的溝槽中。相鄰層的表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維垂直布置。步驟6)中進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，采用的銑刀直徑為1 2mm，銑削機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 5000 20000轉(zhuǎn)/分鐘。在進(jìn)行步驟1) 7)之間，首先將金屬基復(fù)合材料三維CAD模型通過(guò)計(jì)算機(jī)分層， 得到若干水平層數(shù)據(jù)，層厚度與鋁金屬箔厚度相等；步驟6)中在每一層的超聲波焊接后， 采用數(shù)控銑削加工，逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1)采用超聲波連續(xù)焊接制造形狀記憶合金金屬基復(fù)合材料，形狀記憶合金纖維埋入溫度較低；另一個(gè)特點(diǎn)是超聲波連續(xù)焊接，上下金屬箔界面連續(xù)；2)形狀記憶合金表面絕緣化處理后，可形成一絕緣層，表面鍍鋁，可以對(duì)絕緣層有保護(hù)作用，超聲波焊接埋入后，與鋁合金基體結(jié)合強(qiáng)度高；3)鋁金屬箔表面滾壓溝槽，便于形狀記憶合金纖維的嵌入，鋁金屬箔的退火熱處理，目的是消除形變強(qiáng)化效應(yīng)，便于超聲波焊接；4)超聲波焊接埋入過(guò)程中，銑削加工切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓，制造金屬基復(fù)合材料零件，精度高，制造速度快；5)超聲波焊接埋入形狀記憶合金，形狀記憶合金纖維排列方向垂直，金屬基復(fù)合材料在溫度升高時(shí)，形狀記憶合金纖維發(fā)生相變，彈性模量增加，抵消基體因?yàn)闇囟壬邘?lái)的彈性模量降低，對(duì)金屬基復(fù)合材料的X、Y方向剛度進(jìn)行調(diào)整。6)金屬基復(fù)合材料在溫度升高時(shí)，形狀記憶合金纖維發(fā)生馬氏體向奧氏體的相變，因?yàn)樾螤钣洃浐辖鹄w維的收縮補(bǔ)償，抵消因?yàn)闇囟壬撸w熱膨脹，可保持金屬基復(fù)合材料X、Y方向尺寸穩(wěn)定。

圖1為本發(fā)明超聲波連續(xù)焊接疊層制造金屬基復(fù)合材料的方法所采用的超聲波連續(xù)焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為輥輪滾壓鋁金屬箔的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明采用的超聲波連續(xù)焊接疊層制造金屬基復(fù)合材料的裝置，包括一個(gè)X-Y工作平臺(tái)1，該X-Y工作平臺(tái)1的中央安裝有加熱平板和電磁吸附平臺(tái) 2，超聲波發(fā)生器3連接能量轉(zhuǎn)換裝置4和滾動(dòng)聲極5，數(shù)控銑床主軸和銑刀9。本發(fā)明中形狀記憶合金纖維，纖維直徑100 200 μ m ；形狀記憶合金纖維的表面電鍍鋁，鍍層厚度5 30μπι;鋁合金箔6，厚度100 200 μ m;鋁合金箔6表面，采用輥輪10滾壓，對(duì)于厚度 100 μ m的鋁金屬箔，形成深度40 70 μ m的溝槽，對(duì)于厚度200 μ m的鋁金屬箔，形成60 150 μ m的溝槽；對(duì)鋁合金箔6進(jìn)行退火處理，消除滾壓造成的形變強(qiáng)化效應(yīng)。本發(fā)明超聲波連續(xù)焊接疊層制造金屬基復(fù)合材料的裝置中，超聲波振動(dòng)頻率 20kHz，振動(dòng)幅5 15 μ m，滾動(dòng)聲極5滾動(dòng)速度30 50mm/s。滾動(dòng)聲極5直徑30 60mm ； 法向壓力100 300MPa ；超聲波發(fā)生器3通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置4將能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過(guò)滾動(dòng)聲極5，實(shí)現(xiàn)在鋁合金箔6表面的超聲波振動(dòng)，上、下層金屬箔界面以及形狀記憶合金纖維之間在壓力和超聲波振動(dòng)作用下，通過(guò)金屬劇烈塑性變形，實(shí)現(xiàn)鋁合金箔6之間的焊接和表面有絕緣層和鍍鋁層的形狀記憶合金纖維7的埋入。本發(fā)明中，金屬基復(fù)合材料三維CAD模型通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件分層，得到許多水平層數(shù)據(jù)，在每一層的超聲波焊接后，采用數(shù)控銑削加工，逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓；銑刀直徑1 2mm ；銑削機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速5000 20000轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明的技術(shù)思路是，首先對(duì)鋁金屬箔6表面滾壓溝槽，并對(duì)滾壓后的鋁金屬箔 6進(jìn)行退火熱處理，退火加熱溫度為450 520°C，保溫5小時(shí)，隨爐冷卻，每小時(shí)冷卻溫度小于10度，冷至200度出爐空冷，消除形變強(qiáng)化效應(yīng)；鋁金屬箔6上形成的溝槽包括相互平行的第一方向的溝槽和相互平行的第二方向的溝槽，第一方向垂直第二方向；這樣可以方便擺放鋁金屬箔6 ；當(dāng)然也可以只滾壓一個(gè)方向上相互平行的溝槽，這樣放置相鄰鋁金屬箔6只要旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)鋁金屬箔6，使相鄰的鋁金屬箔6上的溝槽垂直。然后在上下鋁金屬箔6之間，排列放置表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7 ；表面絕緣化處理、 鍍鋁的形狀記憶合金纖維7嵌入鋁金屬箔6的溝槽中，相鄰層的表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7垂直布置。表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7的制備方法為，將TiNi形狀記憶合金纖維采用原位水熱化學(xué)合成法，在TiNi形狀記憶合金表面制備組成為T(mén)iO2的絕緣層，絕緣層的厚度為10 30nm，反應(yīng)液組成NaOH(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)15% 30 % ) +NaNO2 (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)10 % 20 % ) +H2O (余量)，溶液的pH值為8 14，加熱溫度為 180 220°C，反應(yīng)時(shí)間為4 14小時(shí)。采用真空鍍鋁工藝，在表面絕緣化處理的TiNi形狀記憶合金表面蒸鍍一層鋁薄膜，鍍層厚度5 30 μ m。采用超聲波焊接制造技術(shù)，將表面有TW2絕緣層、鍍鋁層的形狀記憶合金纖維7埋入上下金屬箔6之間。繼續(xù)在鋁金屬箔6上表面，放置表面有絕緣層、鍍鋁層的形狀記憶合金纖維7，在纖維上放置鋁金屬箔6，再一次通過(guò)超聲波焊接，將表面鍍鋁的形狀記憶合金纖維埋入。超聲波焊接過(guò)程中，逐層機(jī)械加工金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓，最終得到具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬基復(fù)合材料。這種方法得到的金屬基復(fù)合材料，在溫度升高的狀態(tài)下，剛度不降低，可保持尺寸穩(wěn)定；與單方向排列形狀記憶合金纖維復(fù)合材料所不同的是，在循環(huán)加熱載荷實(shí)驗(yàn)下，這種復(fù)合材料的性能和尺寸各個(gè)方向保持穩(wěn)定。采用上述裝置制造金屬基復(fù)合材料的方法，具體包括下列步驟1)首先采用輥輪10對(duì)鋁金屬箔6表面進(jìn)行滾壓，形成溝槽，對(duì)滾壓后的鋁金屬箔6進(jìn)行退火熱處理，退火加熱溫度為450 520°C，保溫5小時(shí)，隨爐冷卻，每小時(shí)冷卻溫度小于10度，冷至200度出爐空冷，消除形變強(qiáng)化效應(yīng)；鋁金屬箔6的厚度為100 200 μ m,表面滾壓溝槽，對(duì)于厚度100 μ m的鋁金屬箔，形成深度40 70 μ m的溝槽，對(duì)于厚度200 μ m的鋁金屬箔，形成60 150 μ m的溝槽，溝槽間距100 400 μ m ；2)在電磁吸附平臺(tái)2上鋪放一張0. 1 0. 3mm的不銹鋼箔8 ；3)在不銹鋼箔8表面鋪放步驟1)處理后的鋁金屬箔6 ；4)在鋁金屬箔6上排列放置表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7，表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7嵌入鋁金屬箔6的溝槽中；5)在表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7的表面再鋪放一張步驟1)處理后的鋁金屬箔6;6)超聲波發(fā)生器3通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置4將能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，滾動(dòng)聲極5在壓力作用下，法向方向11的壓力為100 300MPa，以30 50mm/s的速度向前滾動(dòng)，同時(shí)，將超聲波振動(dòng)傳遞給鋁金屬箔6，實(shí)現(xiàn)兩張鋁金屬箔6之間，鋁金屬箔6和表面鍍鋁的形狀記憶合金纖維7之間的焊接；超聲波振動(dòng)12頻率20kHz，振動(dòng)幅度5 15 μ m ；7)完成一層鋁金屬箔6和表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7的超聲波焊接后，采用數(shù)控加工逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓，銑刀直徑1 2mm，銑刀轉(zhuǎn)速 5000 20000 轉(zhuǎn) / 分;重復(fù)進(jìn)行幻 7)的步驟，直到完成金屬基復(fù)合材料。相鄰層的表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維7垂直布置。本發(fā)明采用超聲波焊接工藝，將表面鍍鋁的形狀記憶合金纖維，通過(guò)超聲波連續(xù)
7焊接埋入鋁合金基體，制造金屬基復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)。更有意義的是，在超聲波逐層焊接、埋入形狀記憶合金纖維過(guò)程中，通過(guò)數(shù)控銑床，在金屬箔上逐層銑削所制造零件CAD的輪廓， 以及內(nèi)孔，直接以快速成型原理制造復(fù)雜形狀的金屬基復(fù)合材料零件。形狀記憶合金在埋入前，表面采用水熱法原位生成絕緣層，表面鍍鋁，保護(hù)絕緣層完整，并提高形狀記憶合金纖維和基體的結(jié)合強(qiáng)度。形狀記憶合金在埋入前，對(duì)鋁金屬箔表面滾壓，形成溝槽，然后進(jìn)行退火熱處理， 便于形狀記憶合金的埋入。本發(fā)明中形狀記憶合金NiTi合金纖維，表面進(jìn)行絕緣化處理和鍍鋁后，通過(guò)超聲波逐層焊接埋入鋁合金，通過(guò)輥輪滾壓鋁箔表面，預(yù)壓出溝槽，便于形狀記憶合金絲的埋入；為了減少形變強(qiáng)化效應(yīng)，滾壓后的鋁箔，通過(guò)熱處理，消除應(yīng)力；每一層超聲波焊接后， 數(shù)控加工CAD數(shù)據(jù)輪廓，直接以快速成型原理制造金屬基復(fù)合材料零件。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定專(zhuān)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟1)、首先對(duì)鋁金屬箔(6)表面滾壓溝槽，對(duì)滾壓后的鋁金屬箔(6)進(jìn)行退火熱處理；2)、在電磁吸附平臺(tái)(2)上鋪放一張不銹鋼金屬箔(8)；3)、在不銹鋼金屬箔(8)表面鋪放一張鋁金屬箔(6)；4)、在鋁金屬箔(6)上排列放置表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)；5)、在表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)表面再鋪放一張鋁金屬箔(6)；6)、進(jìn)行超聲波焊接，滾動(dòng)聲極( 在壓力作用下，向前滾動(dòng)，同時(shí)，將超聲波振動(dòng)傳遞給鋁金屬箔(6)，實(shí)現(xiàn)兩張鋁金屬箔(6)之間，鋁金屬箔(6)和表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)之間的焊接；7)、完成一層鋁金屬箔(6)和表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)的超聲波焊接后，數(shù)控加工逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓；重復(fù)進(jìn)行幻 7)的步驟，直到完成金屬基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，鋁金屬箔(6)的厚度為100 200 μ m，鋁金屬箔(6)上形成的溝槽的間距為100 400 μ m ；鋁金屬箔(6)上形成的溝槽的深度為40 150 μ m ；對(duì)滾壓后的鋁金屬箔 (6)進(jìn)行退火熱處理的具體方法為對(duì)滾壓后的鋁金屬箔(6)進(jìn)行退火熱處理，退火加熱溫度為450 520°C，保溫5小時(shí)，然后隨爐冷卻，每小時(shí)冷卻溫度小于10度，冷至200度出爐空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，鋁金屬箔(6)上形成的溝槽包括相互平行的第一方向的溝槽和相互平行的第二方向的溝槽，第一方向垂直第二方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)包括芯部的NiTi合金形狀記憶合金纖維、包覆在NiTi合金形狀記憶合金纖維外層的絕緣層和包覆在絕緣層外的鋁鍍層，NiTi合金形狀記憶合金纖維的直徑為100 200 μ m，絕緣層的厚度為10 30nm，鋁鍍層的厚度為5 30 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)的制備方法為首先，將 NiTi合金形狀記憶合金纖維采用原位水熱化學(xué)合成法，在溫度為180 220°C的反應(yīng)液中， 反應(yīng)時(shí)間為4 14小時(shí)，在TiNi合金形狀記憶合金表面制備一層TW2絕緣層；然后，采用真空鍍鋁工藝，在TiO2絕緣層表面蒸鍍一層鋁鍍層；其中，反應(yīng)液的組成為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 15% 30%的NaOH 、質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10% 20%的NaNO2、余量為H2O,反應(yīng)液的pH值為 8 14。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，超聲波振動(dòng)頻率為20kHz，振幅為5 15 μ m ；滾動(dòng)聲極 (5)的直徑為30 60mm ；進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，滾動(dòng)聲極(5)的滾動(dòng)速度為30 50mm/s，法向壓力為100 300MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟幻中表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7) 嵌入鋁金屬箔(6)上的溝槽中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，相鄰層的表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維(7)垂直布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟6)中進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，采用的銑刀直徑為1 2mm，銑削機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 5000 20000轉(zhuǎn)/分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟1) 7)之間，首先將金屬基復(fù)合材料三維CAD模型通過(guò)計(jì)算機(jī)分層，得到若干水平層數(shù)據(jù)，層厚度與鋁金屬箔厚度相等；步驟6)中在每一層的超聲波焊接后，采用數(shù)控銑削加工，逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超聲波焊接制造形狀記憶合金-鋁金屬基復(fù)合材料的方法，包括1、對(duì)鋁金屬箔滾壓溝槽、退火；2、在電磁吸附平臺(tái)上鋪放不銹鋼金屬箔；3、在不銹鋼金屬箔表面放置鋁金屬箔；4、在鋁金屬箔上放置表面絕緣化處理、鍍鋁的形狀記憶合金纖維；5、再鋪放一張鋁金屬箔；6、進(jìn)行超聲波焊接；7、數(shù)控加工逐層切割金屬基復(fù)合材料零件CAD輪廓；重復(fù)進(jìn)行步驟3～7，直到完成金屬基復(fù)合材料。本發(fā)明方法得到的金屬基復(fù)合材料，在溫度升高的狀態(tài)下，剛度不降低，可保持尺寸穩(wěn)定；與單方向排列形狀記憶合金纖維復(fù)合材料所不同的是，在循環(huán)加熱載荷實(shí)驗(yàn)下，這種復(fù)合材料的性能和尺寸各個(gè)方向保持穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C23C14/18GK102501006SQ201110328259
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者劉亞雄, 盧秉恒, 段玉崗, 王伊卿, 趙萬(wàn)華 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)