一种采用钛箔钎焊连接Hastelloy N合金的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于Hastel1yN合金焊接技术领域，具体涉及一种采用钛箔钎焊连接Hastelloy N合金的方法。
【背景技术】
[0002]熔盐堆作为第四代核反应堆六种候选堆型之一，具有核燃料可持续利用、高的热转化效率、良好的安全性等优点。Hastelloy N合金作为一种固溶强化型镍基高温合金，具有优异的高温力学性能、抗氧化性、耐腐蚀性以及耐福照性能。基于此，Haste I 1y N合金常被用来制造回路管道、堆芯容器及换热器等熔盐堆中的关键部件。由于换热器中多是薄壁管板结构，采用常规的熔焊技术会熔蚀薄管壁，破坏管板结构的完整性。如何解决换热器中Hastelloy N合金管板之间的连接问题对推动熔盐堆的发展和应用至关重要。钎焊技术具有成本低、操作简单、不破坏母材原有结构、获得的接头强度高、性能稳定等优点。因此，本发明采用钎焊的方法连接Hastelloy N合金与Hastelloy N合金，相关技术亟待解决。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种采用钛箔钎焊连接HastelloyN合金的方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明所采取的措施:
所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastel1y N合金的方法，其特征在于在两块材质相同的Hastelloy N合金板一和Hastelloy N合金板二之间采用钛箔作为钎焊材料进行钎焊连接，作为钎焊材料的钛箔与Hastelloy N合金板一、Hastelloy N合金板二中的Ni元素发生共晶融化转变为液相，使得Hastelloy N合金板一和Hastelloy N合金板二内的Cr、Mo、Fe、S1、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散，凝固结束后，使得钎缝里形成了 TiNi3基体5、Mo-Ni颗粒6及TiC颗粒4等组织。
[0005]所述的一种采用钛箔钎焊连接HastelloyN合金的方法，其特征在于包括如下几个步骤:
1)用砂纸打磨并抛光，除去HastelloyN合金板一和Hastelloy N合金板二表面的油污；
2)选取一定厚度与纯度的钛箔作为钎焊时所用钎料；
3)将各部分材料按照HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二的顺序用502胶水紧密粘牢，放入高温真空炉；
4)将HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二加热到290_310°C，保温25?30分钟，以使502胶水挥发；
5)将HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二继续加热到920_940°C，保温8?12分钟，以保证真空炉中温度分布均匀；
6)将Hastel1yN合金板一、钛箔、Hastel1y N合金板二继续加热到钎焊温度，保温5?60分钟，钛箔与Hastelloy N合金板一、Hastelloy N合金板二中的Ni元素发生共晶恪化转变为液相，并使Hastelloy N合金内的Cr、Mo、Fe、S1、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散；
7)将Hastelloy N合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二从钎焊温度降温至290-310°C，使钎缝里形成TiNi3基体、Mo-Ni颗粒及TiC颗粒等组织，再从290-310°C随炉冷却至室温O
[000?]所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastelloy N合金的方法，其特征在于步骤2)中钛箔的厚度为0.025-0.150mm，钛箔的纯度为99.99%。
[0007]所述的一种采用钛箔钎焊连接HastelloyN合金的方法，其特征在于步骤2)中钛箔的厚度为0.06-0.1mm。
[0008]所述的一种采用钛箔钎焊连接HastelloyN合金的方法，其特征在于步骤6)的钎焊温度为980?1100°C。
[0009]所述的一种采用钛箔钎焊连接HastelloyN合金的方法，其特征在于步骤7)中的炉内温度以每分钟5_7°C的速度均匀降至290-310°C，优选降温温度为300°C。
[0010]本发明的有益效果:本发明以钛箔为钎焊材料，通过应用钎焊技术实现了Hastelloy N合金薄壁管板之间的连接，得到了稳定可靠的接头，该方法成本低、操作简单，提高了熔盐管路等部件的运行寿命，促进了熔盐堆的发展和应用。
【附图说明】
[0011]图1是使用该方法形成钎焊接头的原理示意图；
图2是使用该方法所得钎焊焊缝的成分示意图。
[0012]图中:1-HastelloyN合金板一，2-钛箔，3-Hastelloy N合金板二，
4-TiC 颗粒，5-TiNi3 基体、6-Mo-Ni 颗粒。
【具体实施方式】
[0013]以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。[OOM]如图1和图2所示，本发明为采用钛箔2钎焊连接Hastel 1y N合金板一I与Hastelloy N合金板二3的方法，它选取一定厚度与纯度的钛箔2作为钎焊所用钎料，将该钎料放置于Hastelloy N合金板一I和Hastelloy N合金板二3中间；钎焊过程中，作为钎料的钛箔2与Hastelloy N合金板一1、Hastelloy N合金板二3Ni元素发生共晶融化转变为液相，使得Hastelloy N合金板一l、Hastelloy N合金板二3内的Cr、Mo、Fe、S1、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散，凝固结束后，使得钎缝里形成了 TiNi3基体5、Mo-Ni颗粒6及TiC颗粒4等组织，本发明所作的钛箔2的厚度为0.025?0.150mm，优选厚度为0.06-0.1mm，钛箔的纯度为99.99%ο
[0015]实施例:以采用钛箔2在钎焊温度1050°C并保温时间30min，连接Hastelloy N合金板一I与Hastelloy N合金板二3为例，其连接过程如下:
1)选取厚度为0.127mm，纯度99.99%的钛箔2作为钎焊所用钎料；
2)按照HastelloyN合金板一1、钛箔2、Hastell0y N合金板二3的顺序用502胶水将其紧密粘牢，放入高温真空炉；
3)将试验温度以每分钟10°C的速度由室温加热到300°C，保温30分钟，使502胶水挥发；
4)将试验温度以每分钟10°C的速度由300°C加热到930°C，保温lOmin，使炉中温度分布均匀；
5)将试验温度以每分钟10°C的速度由930°C加热到1050°C，保温30分钟；
6)使炉内温度以每分钟6°C左右的速度均匀降至300°C。
[0016]对钎焊温度为1050°C、保温时间为30min下所获得的接头进行剪切试验，接头的剪切强度327.5MPa，所得的接头性能优异稳定，满足实际工况要求。
[0017]通过应用钎焊技术实现了Hastelloy N合金薄壁管板之间的连接，得到了稳定可靠的接头，该方法成本低、操作简单，提高了熔盐管路等部件的运行寿命，促进了熔盐堆的发展和应用。
【主权项】
1.一种采用钛箔钎焊连接Has tel 1y N合金的方法，其特征在于在两块材质相同的Hastelloy N合金板一和Hastel1y N合金板二之间采用钛箔作为钎焊材料进行钎焊连接，作为钎焊材料的钛箔与Hastel1y N合金板一、Hastel1y N合金板二中的Ni元素发生共晶融化转变为液相，使得Hastelloy N合金板一和Hastelloy N合金板二内的Cr、Mo、Fe、S1、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散，凝固结束后，使得钎缝里形成了 TiNi3基体5、Mo-Ni颗粒6及TiC颗粒4等组织。2.根据权利要求1所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastel1yN合金的方法，其特征在于包括如下几个步骤: 1)用砂纸打磨并抛光，除去HastelloyN合金板一和Hastel1y N合金板二表面的油污； 2)选取一定厚度与纯度的钛箔作为钎焊时所用钎料； 3)将各部分材料按照HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二的顺序用502胶水紧密粘牢，放入高温真空炉； 4)将HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二加热到290_310°C，保温25?30分钟，以使502胶水挥发； 5)将HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二继续加热到920_940°C，保温8?12分钟，以保证真空炉中温度分布均匀； 6)将Hastel1yN合金板一、钛箔、Hastel1y N合金板二继续加热到钎焊温度，保温5?60分钟，钛箔与Hastelloy N合金板一、Hastelloy N合金板二中的Ni元素发生共晶恪化转变为液相，并使Hastelloy N合金内的Cr、Mo、Fe、S1、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散； 7)将HastelloyN合金板一、钛箔、Hastelloy N合金板二从钎焊温度降温至290-310°C，使钎缝里形成TiNi3基体、Mo-Ni颗粒及TiC颗粒等组织，再从290-310°C随炉冷却至室温O3.根据权利要求2所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastel1yN合金的方法，其特征在于步骤2)中钛箔的厚度为0.025?0.150mm，钛箔的纯度为99.99%。4.根据权利要求2所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastel1yN合金的方法，其特征在于步骤2 )中钛箔的厚度为0.1 -0.13mm。5.根据权利要求2所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastel1yN合金的方法，其特征在于步骤6)的钎焊温度为980?1100°C。6.根据权利要求1所述的一种采用钛箔钎焊连接Hastel1yN合金的方法，其特征在于步骤7)中的炉内温度以每分钟5-7°C的速度均匀降至290-310°C，优选降温温度为300°C。
【专利摘要】本发明是一种采用钛箔钎焊连接Hastelloy？N合金的方法，该方法选取钛箔作为钎焊时的连接材料，采用502胶水将Hastelloy？N合金板一、钛箔和Hastelloy？N合金板二粘牢；随后进行钎焊，钎焊过程中，钛箔中Ti元素与Hastelloy？N合金中的Ni元素发生共晶熔化转变为液相，在此过程中Hastelloy？N合金内的Cr、Mo、Fe、Si、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散作用；凝固过程中，钎缝内形成了TiNi3基体、Mo-Ni颗粒及TiC颗粒等组织。本发明的有益效果：通过应用钎焊技术实现了Hastelloy？N合金薄壁管板之间的连接，获得了高温下稳定可靠的接头，该方法成本低、操作简单，提高了熔盐管路部件等的运行寿命，促进了熔盐堆的发展和应用。
【IPC分类】B23K1/008, B23K1/20
【公开号】CN105537711
【申请号】CN201610042392
【发明人】贺艳明, 杨学顺, 杨建国, 谢浩, 沈寒旸, 王丽梅, 谢志刚, 高增梁
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日