一种高温合金薄壁结构的钎焊料及其制备方法和应用

文档序号:9698862阅读:463来源:国知局
一种高温合金薄壁结构的钎焊料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种适用于高温合金薄壁结构的耐高温钎焊料及其制备方法,属于航 空材料制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 对于高速飞行器来说,机体结构对其机动性、敏捷性和承载能力产生重要影响,随 着马赫数的提高,机体结构在耐热、隔热方面的性能也越来越受到关注。
[0003] 在各种机体结构中,具有减重、承载、耐热/隔热等综合特性的新型机体结构(如蒙 皮-桁条(即加强筋结构)和夹层(即夹芯结构)形式的薄壁/超薄壁机体结构)仍是结构减重 的首选。
[0004] 高速飞行器在大气层中飞行时,将受到强烈的气动加热,当飞行马赫数Ma 2 5时, 飞行器头部驻点区的空气温度可达到1200°C以上,机翼前缘也可达到上千度的高温,普通 金属材料会完全熔化,结构失去承载能力,必须采用其他更耐高温的新型高温合金材料来 制造蜂窝夹层结构,以适应更宽的温度使用范围,如美国在金属热防护结构上采用新型镍 基高温合金Alloy602CA或PM2000氧化物弥散强化合金替代Inc 〇nel617合金,可以使金属热 防护结构的使用温度由l〇〇〇°C提高到1200°C,而且PM2000氧化物弥散强化合金比 Inconel617合金的密度还要低10%。
[0005] 对于常用高温合金蜂窝夹层构的钎焊,目前常用的钎焊料主要有镍基焊料、钴基 焊料,可以满足600°C-900°C温度范围内的高温使用的要求,但无法满足新型高温合金钎焊 的高温使用要求(l〇〇〇°C_1200°C),国外目前对于PM2000蜂窝夹层结构的钎焊,一般采用 Pd-Ni焊料,成本较高,是镍基焊料成本的上百倍。。
[0006] 对于新型耐高温蜂窝薄壁结构,采用传统的耐高温钎焊料,均存在润湿性差、易溶 蚀及成本过高等问题,设计出一种适合于新型耐高温蜂窝薄壁结构的耐高温钎焊料成为了 本领域亟待解决的问题。

【发明内容】

[0007] 为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种适用于高温合金薄壁结构的 耐高温的钎焊料(薄壁结构一般指壁厚小于0.1_的结构),可以在1000°C_1200°C的高温条 件下使用。
[0008] 为了实现上述技术目的,本发明提供了一种高温合金薄壁结构的钎焊料,以该高 温合金薄壁结构的钎焊料的总质量为100%计,该高温合金薄壁结构的钎焊料的原料组成 包括:10%-12% 的W,9%-11% 的Nb,9%-ll% 的(:〇,6.0%-8.0%的0,4.0%-6.0%的八1, 1.0%-2.0%的]?〇,0.3%-0.9%的11,0.25%-0.35%的8,0.1%-0.15%的(:和余量的附,该 高温合金薄壁结构的钎焊料的各原料组分的质量百分比之和为100%。
[0009] 本发明还提供了一种高温合金薄壁结构的钎焊料的制备方法,该制备方法包括以 下步骤:
[0010]将高温合金薄壁结构的钎焊料的原料组成按比例混合,通过冶炼形成铸锭;
[0011]将所述铸锭制成粉末焊料或非晶态带状焊料,得到高温合金薄壁结构的钎焊料。
[0012] 在本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料的制备方法中,优选地,通过真 空感应冶炼形成铸锭。
[0013] 在本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料的制备方法中,优选地,通过雾 化制粉方式将所述铸锭制成粉末焊料。
[0014] 在本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料的制备方法中,优选地,通过真 空快淬方式将所述铸锭制成非晶态带状焊料。
[0015] 本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料可以用于高温合金薄壁结构的钎 焊。
[0016] 本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料用于高温合金薄壁结构的钎焊时, 优选地,将该高温合金薄壁结构的钎焊料与蜂窝芯体、板材进行装配,装配过程中控制蜂窝 芯体与板材之间装配间隙小于0.08mm。
[0017] 本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料用于高温合金薄壁结构的钎焊时, 优选地,蜂窝芯体的芯格壁厚为0 · 05mm-0 · 1mm,芯格高度为10mm-200mm,芯格尺寸为1 · 6mm-12.8mm〇
[0018] 本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料用于高温合金薄壁结构的钎焊时, 优选地,钎焊温度为1250°C_1280°C;更优选地,钎焊温度为1250°C。
[0019] 本发明提供的上述高温合金薄壁结构的钎焊料用于高温合金薄壁结构的钎焊时, 优选地,钎焊保温时间为15min_20min。
[0020] 本发明的高温合金薄壁结构的钎焊料,根据镍基合金的合金化特点,采用Cr等元 素提高抗氧化性,采用较多的1、他1〇、0)等固溶强化元素提高焊接强度,同时形成金属间 化合物强化相和碳化物强化相,以提高焊接接头强度,同时采用Co,提高了钎焊接头的高温 强度。
[0021] 本发明的高温合金薄壁结构的钎焊料,适当减少降低熔化温度元素 B的含量,在保 证钎焊料活性的情况下,调整焊料熔化温度,减小焊料对薄壁结构可能产生溶蚀;
[0022]本发明的高温合金薄壁结构的钎焊料,钎焊的MGH956/Haynes 214蜂窝夹层结构 的1150°C高温拉脱、剪切性能测试均失效于蜂窝芯体部位,钎焊接头体现了良好的高温性 能。
[0023]本发明的高温合金薄壁结构的钎焊料,对镍基焊料的成分进行优化,使钎焊料的 熔点提高到1220°C,且该钎焊料对MGH956、Haynes214两种新型高温合金均有良好的润湿 性,可以在1000°C-1200°C高温条件下使用,也可推广应用于其他新型耐高温材料薄壁结构 的钎焊。
【附图说明】
[0024]图1为实施例1的MGH956/Haynes214蜂窝夹层结构钎焊接头的金相图。
【具体实施方式】
[0025]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技 术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0026] 实施例1
[0027] 本实施例提供了一种高温合金薄壁结构的钎焊料,以该高温合金薄壁结构的钎焊 料的总质量为1 〇〇 %计,该高温合金薄壁结构的钎焊料的原料组成包括:1 〇 % -11 %的W, 9%-10% 的Nb,9%-10% 的C〇,6.0%-
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