一种Ti-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法
【专利摘要】本发明公开了一种Ti?Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，尤其是提供了一种适合在真空环境下钎焊TZM合金的Ti?Ni高温钎料，其由Ti和Ni制成，本发明解决了采用银基钎料获得的TZM合金钎焊接头使用温度低、易氧化、力学性能差以及原材料价格昂贵等问题，具体方法为：按重量比称取的Ti丝（箔）和Ni丝（箔）制备合金钎料锭，并用线切割机加工成箔片并打磨；将TZM合金待焊表面打磨平滑；用丙酮溶液对钎料和待焊TZM合金试样进行超声清洗；装配钎料箔片以及TZM合金；将组件放入真空钎焊炉中，进行加热钎焊。本发明制作方法简便，获得的TZM合金钎焊接头剪切强度可达121MPa，具有很好的应用价值。
【专利说明】
一种T 1-N I高温钎料钎焊TZM合金的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及钎焊方法，具体涉及一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法。
【背景技术】
[0002]TZM合金的成分(wt%)为Ti 0.4%~0.55% Zr 0.06%?0.12%以及C 0.01%?0.04%，余量为Mo，再结晶温度在1200 °01350 °C之间。TZM合金具有熔点高，热膨胀系数小，导热及导电性能优异，抗磨损性能和抗腐蚀性能强，良好的抗热震性能以及机械性能等，在冶金，化学及金属加工，航空领域和核工业，电子工业以及军事工业等领域获得广泛的应用。
[0003]研究表明，电子束焊接、激光焊接、熔化焊、搅拌摩擦焊以及钎焊等焊接技术已经成功应用于TZM合金与其他材料的连接，并获得性能良好的焊接接头。其中钎焊技术具有精度高、焊接应力和变形较小、对构件尺寸和形状适应性广、对母材的物理化学性能影响小等特点，更加适用于连接结构复杂、精度要求高的TZM合金器件。关于TZM合金的钎焊，国内外学者的研究中多采用的是银基钎料，焊接接头中形成大量的金属间化合物，导致接头力学性能降低；同时焊缝中心区域主要为富银相，使得TZM合金件难以在高温环境下应用，接头耐腐性也会有所下降;考虑到钎料成本问题也不宜量产，进一步限制了 TZM合金在工业中的进一步应用。
[0004]本
【申请人】针对TZM合金高温环境应用特征，选用TiNi钎料对TZM合金进行钎焊连接。
【发明内容】
[0005]本发明要解决上述现有技术的不足，充分利用TZM合金优异的高温性能，进一步提高TZM合金在高温环境下的应用，提供了一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是:提供了一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，具体步骤如下:
步骤一、称取重量份数为60?70份的Ni和重量份数为30?40份的Ti，装入电弧熔炼设备，熔炼成合金锭，制成0.1mm厚的T1-Ni钎料箔片；
步骤二、将TZM合金待焊试样表面依次用500目、800目和1200目的SiC砂纸上打磨至表面光亮；
步骤三、将步骤一中制备好的T 1-Ni钎料箔片以及步骤二中制备好的TZM合金试样放入丙酮溶液中，超声清洗15min后瞭干待用；
步骤四、将清洗后的TZM合金试样以及箔片钎料，按照TZM合金/、T1-Ni钎料箔片/、TZM合金的顺序依次进行装配，同时，加载2kPa的装配压力，保证组件紧密接触；
步骤五、将装配好的待焊组件放入真空钎焊炉中，当真空度高于5.0 X 10—3Pa后，开始加热，升温过程:从室温起以10°C/min的速率升温至500°C;再以20°C/min的速率升温至1000 °C，保温1min;随后以10°C/min的速率继续升温至钎焊温度1200 °01380°C，保温不超过40min;降温过程:以5°C/min的速率降温至400°C，之后随炉冷却至室温，完成应用T1-Ni钎料真空钎焊TZM合金的方法。
[0007]进一步，本发明所述TiNi高温钎料由重量份数为64?68份的Ni和32?36份的Ti组成;更优选的由重量份数为65.5份的Ni和34.5份的Ti组成。
[0008]进一步，本发明所述的钎料的熔化温度为1118°01300°C，钎焊温度1200°01380°C，保温时间不超过40miη。
[0009]进一步，更优选的，本发明所述的钎焊温度为1220 0C或1240 °C或1260 V或1280 V。
[0010]进一步，本发明使用的Ti和Ni纯度不低于99.5%，Ti和Ni可以使用丝或箔片的状态，制备钎料前用砂纸打磨表面氧化皮。
[0011 ]进一步，本发明步骤一中T1-Ni钎料的制备方法具体是按照以下步骤进行的:a、将称好的Ti和Ni放入真空熔炼炉坩祸中；b、抽真空到5.0 X 10—3Pa后充入氩气，在坩祸中通过电弧反复熔炼7?8次得到合金钎料锭;C、将钎料锭用线切割机加工成宽度为5?6mm，厚度为0.5?0.6mm的箔片，用1000目的SiC砂纸打磨该箔片正反两面至厚度[k2]为0.1mm的箔片。
[0012]进一步，本发明中的钎焊温度更优选为1240°C，保温时间为lOmin。
[0013]本发明的优点在于:相比于Ag基钎料，Ti基和Ni基钎料更具使用价值，制作方法也比较简便;Ti和Mo可以无限固溶，TiNi钎料对于TZM合金润湿性良好，同时添加Ni元素以抑制钎料在高温时对母材的过度熔蚀;TiNi高温钎料熔点高，钎焊后获得的接头耐高温性能良好，很好的保留了 TZM合金的高温性能;获得的TZM合金钎焊接头剪切强度可达12 IMPa，具有很好的应用价值。
【附图说明】
[0014]图丨为钎焊接头装配图。
[0015]图2为试验制备的T1- 6 5.5 N i钎料显微组织照片。
[0016]图3钎焊温度为1240°C，保温时间1min时获得TZM合金钎焊接头的界面组织照片。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明进一步说明:
一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于提供了一种适合在真空环境下钎焊TZM合金的T1-Ni高温钎料，其由Ti和Ni制成。
[0018]【具体实施方式】一:
步骤一、称取30?40份的Ti丝(箔)和60?70份的Ni丝(箔)，放入真空熔炼炉坩祸中；抽真空到5.0 X 10—3Pa后充入氩气，在坩祸中通过电弧反复熔炼7?8次得到合金钎料锭;将钎料锭用线切割机切割成宽度为5?6mm，厚度为0.5?0.6mm的箔片，并用SiC砂纸打磨至厚度为
0.1mm的T1-Ni钎焊箔片；
步骤二、将TZM合金待焊试样表面依次用500目、800目和1200目的SiC砂纸上打磨至表面光亮；
步骤三、将准备好的T1-Ni钎焊箔片以及TZM合金试样放入丙酮溶液中，超声清洗15min后晚干待用；
步骤四、将清洗后的TZM合金试样以及箔片钎料，按照TZM合金/、T iNi钎料箔片/、TZM合金的顺序如图1所示从上而下依次装配。同时，加载2KPa的装配压力，保证组件紧密接触； 步骤五、将装配好的待焊组件放入真空钎焊炉中，当真空度高于5.0 X 10—3Pa后，开始加热。从室温以10°C/min的速率升温至500°C;再以20°C/min的速率升温至1000°C，保温1min;随后以10°C/min的速率继续升温至钎焊温度1200°01380°C，保温不超过40min;降温过程中以5°C/min的速率降温至400°C，之后随炉冷却至室温。完成应用TiNi钎料真空钎焊TZM合金的方法。
[0019]【具体实施方式】二:
步骤一、称取34.5份的Ti丝(箔)和65.5份的Ni丝(箔)，放入真空熔炼炉坩祸中；抽真空至IJ5.0 X 10—3Pa后充入氩气，在坩祸中通过电弧反复熔炼7?8次得到合金钎料锭;将钎料锭用线切割机切割成宽度为5?6mm，厚度为0.5?0.6mm的箔片，并用SiC砂纸打磨至厚度约为
0.1mm；
步骤二、将TZM合金待焊试样表面依次用500目、800目和1200目的SiC砂纸上打磨至表面光亮；
步骤三、将准备好的箔片以及TZM合金试样放入丙酮溶液中，超声清洗15min后晾干待用；
步骤四、将清洗后的TZM合金试样以及箔片钎料，按照TZM合金/TiNi钎料箔片/TZM合金的顺序装配。同时，加载2KPa的装配压力，保证组件紧密接触；
步骤五、将石墨块压好的待焊组件放入真空钎焊炉中，当真空度低于5.0 X 10—3Pa后，开始加热。从室温以10°C/min的速率升温至500°C;再以20°C/min的速率升温至1000°C，保温1min;随后以10°C/min的速率继续升温至钎焊温度为1240 °C，保温为1min;保温结束后以5°C/min的速率降温至400°C，之后随炉冷却至室温。完成应用TiNi钎料真空钎焊TZM合金的方法金。
[0020]本发明制作方法简便，获得的TZM合金钎焊接头耐高温性能良好，剪切强度可达121MPa，具有很好的应用价值。
【主权项】
1.一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:采用T1-Ni高温钎料在真空环境下钎焊TZM合金，具体步骤如下: 步骤一、称取重量份数为60?70份的Ni，30?40份的Ti，装入电弧熔炼设备，熔炼成合金锭，制成T1-Ni钎料箔片； 步骤二、将TZM合金待焊试样表面依次用500目、800目和1200目的SiC砂纸上打磨至表面光亮； 步骤三、将步骤一中制备好的T1-Ni钎料箔片以及步骤二中制备的TZM合金试样放入丙酮溶液中，超声清洗15min后晾干待用； 步骤四、将清洗后的TZM合金试样以及T1-Ni钎料箔片，按照TZM合金、/T1-Ni钎料箔片/、TZM合金的顺序进行依次装配，同时，加载2kPa的装配压力，保证组件紧密接触； 步骤五、将装配好的待焊组件放入真空钎焊炉中，当真空度高于5.0X 10—3Pa后，开始加热，升温过程:首先从室温起以10°C/min的速率升温至500°C;再以20°C/min的速率升温至1000 °C，保温1min;随后以10°C/min的速率继续升温至钎焊温度1200 °01380°C，保温不超过40min;降温过程:中以5°C/min的速率降温至400°C，之后随炉冷却至室温，完成应用T1-Ni钎料真空钎焊TZM合金的方法。2.根据权利要求1所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:所述的TiNi高温钎料由重量份数为64?68份的Ni和32?36份的Ti组成。3.根据权利要求1所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:所述的TiNi高温钎料由重量份数为65.5份的Ni和34.5份的Ti组成。4.根据权利要求1或2或3中任一权利要求所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:钎料的熔化温度为1118°01300°C，钎焊温度1200°01380°C，保温时间不超过40min。5.根据权利要求4所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:所述的钎焊温度为 1220 °C 或 1240 °C 或 1260 °C 或 1280 °C。6.根据权利要求1所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于Ti丝(箔)和Ni丝(箔)纯度不低于99.5%，制备钎料前用砂纸打磨表面氧化皮。7.根据权利要求1所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:步骤一中T1-Ni钎料的制备方法具体是按照以下步骤进行的:a、将称好的Ti丝(箔)和Ni丝(箔)放入真空熔炼炉坩祸中;b、抽真空到5.0 X 10—3Pa后充入氩气，在坩祸中通过电弧反复熔炼7?8次得到合金钎料锭;c、将钎料锭用线切割机加工成宽度为5?6mm，厚度为0.5-0.6mm的箔片，用SiC砂纸打磨该箔片正反两面至厚度为0.1mm的箔片。8.根据权利要求1或2或3中任一权利要求所述的一种T1-Ni高温钎料钎焊TZM合金的方法，其特征在于:步骤五中，钎焊温度为1240°C，保温时间为lOmin。
【文档编号】B23K1/19GK105834540SQ201610348402
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】宋晓国, 田骁, 彭赫力, 刘海建, 袁勇, 赵洪运, 李中权
【申请人】哈尔滨工业大学（威海）, 上海航天精密机械研究所