1.一种双金属复合方法,其特征在于,该方法具体步骤如下:S1、将待复合固体金属表面进行表面处理;
S2、将待复合固体金属安放于模具内,并将待复合固体固定在超声波振动工具头上,对待复合固体金属施加超声波振动;其中,待复合固体金属采用机械固定的方式固定在超声变幅杆上,且待复合固体金属垂直悬空放置于模具中,使待复合固体金属材料的振动方向垂直于双金属的复合面;振动方向指的是待复合金属材料的振动方向;机械固定方式包括螺栓连接、焊接连接及粘合剂连接;
待复合固体金属为板材或棒材的规则形状时,以板材或棒材的规则形状的几何中心为起始振动位置,待复合固体金属材料的振动方向垂直于结合面;结合面指的是双金属的复合面;
待复合固体金属为不规则形状时,软件comsol仿真确定待复合固体金属材料不规则结合面与振动方向的角度,确保结合面处的振动强度最大;
S3、开启超声波振动装置,使超声波振动工具头连同待复合固体金属产生超声波振动;
S4、将待复合的另一种金属熔化至液相线以上10‑100℃,再浇注到步骤S2的模具中,熔融的金属溶体在超声波振动的作用下与固定金属复合;
S5、金属溶体凝固后,关闭超声波振动装置,冷却到室温,获得双金属复合材料;其中,双金属为铝合金或铁合金的合金材料时,根据金属液冷却和凝固时释放的可用于使固体金属与金属液融合的最大热量为:Q1=ρ0(V0‑VX)(Lm/3+Hl);
3 3
其中,ρ0表示金属液密度,单位为kg/m ;V0表示模具体积,单位为m ;Vx表示固体金属体3
积,单位为m ;Hl表示过热热量,其值为Cm(Tj‑Ti);Tj表示金属液浇铸温度,单位为℃;Ti表示金属液液相线温度,单位为℃;Cm表示金属液比热,单位为J/kg·℃;Lm表示凝固潜热,单位为J/kg;
固体金属与金属液熔合所需的热量为:
Q2=Vxρx[(Tg‑Tk)Cx+Lx/5];
3
其中,ρx表示固体金属密度,单位为kg/m ;Tg表示固体金属固相线温度,单位为℃;Tk表示固体金属初始温度,单位为℃;Cx表示固体金属比热,单位为J/kg·℃;Lx表示凝固潜热,单位为J/kg;
当Q1>Q2时,金属出现熔合,选用越高功率,所产生的声流搅拌和空化作用越强;功率计算公式如下:P=KQ1/Q2;
其中,K为常数,K∈(300,6000);
功率选择时,根据实际所用金属液的流动性、实际生产条件和所需复合效果进行选择。
2.根据权利要求1所述的双金属复合方法,其特征在于,所述步骤S1中的表面处理包括采用砂纸打磨金属表面、以盐酸溶液和氢氧化钠容易依次清洗金属表面氧化膜以及采用蒸馏水清洗金属表面并干燥。
3.根据权利要求1所述的双金属复合方法,其特征在于,超声波振动装置的功率为100‑
10000W,振动频率为20‑800KHz。