CN101392363A - 一种低温真空扩散连接钛合金的方法 - Google Patents

一种低温真空扩散连接钛合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101392363A
CN101392363A CNA2008101724683A CN200810172468A CN101392363A CN 101392363 A CN101392363 A CN 101392363A CN A2008101724683 A CNA2008101724683 A CN A2008101724683A CN 200810172468 A CN200810172468 A CN 200810172468A CN 101392363 A CN101392363 A CN 101392363A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium alloy
titanium
bonding
vacuum
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008101724683A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101392363B (zh
Inventor
周媛
李晓红
毛唯
吴欣
熊华平
程耀永
陈波
叶雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Aeronautical Materials China Aviation Industry No 1 Group Corp
Original Assignee
Beijing Institute of Aeronautical Materials China Aviation Industry No 1 Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Aeronautical Materials China Aviation Industry No 1 Group Corp filed Critical Beijing Institute of Aeronautical Materials China Aviation Industry No 1 Group Corp
Priority to CN2008101724683A priority Critical patent/CN101392363B/zh
Publication of CN101392363A publication Critical patent/CN101392363A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101392363B publication Critical patent/CN101392363B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

本发明属于钛合金连接技术领域。为了发展新的钛合金连接方法，降低扩散连接温度，本发明提出采用磁控溅射设备在待连接件表面沉积钛基薄膜作为连接中间层进行钛合金的真空扩散连接新方法。磁控溅射制得的薄膜与钛合金基体具有良好的结合力，膜层致密均匀，厚度在0.05～10μm之间，晶粒度可达纳米量级，具有较大的表面能，可以在低于常规扩散连接温度100～200℃条件下实现钛合金的连接，并且连接接头具有一定的强度。连接过程在一般真空扩散炉内即可实现，无需保护气氛，工艺简单易行。

Description

一种低温真空扩散连接钛合金的方法
技术领域
本发明属于钛合金连接技术领域，涉及一种真空扩散连接钛合金的工艺方法。
背景技术
钛合金具有比强度高、密度小、耐高温、韧性好、抗疲劳性能和抗腐蚀性能优良等优点，广泛应用于航空、航天、核工业、石油、化工等领域。随着科学技术的发展，具备高性能的钛合金新材料和特殊使用要求的精密钛合金构件不断涌现，这对现有的连接技术提出了严峻的考验，发展新的连接方法大有必要。扩散连接是钛合金连接的常用方式之一，靠高温下材料表面的局部塑性变形使接触面之间贴紧来保障连接材料表层上原子的互扩散，从而形成整体接头。但由于一般扩散连接温度较高，在某种程度上限制了这种连接工艺的实际应用。固体薄膜材料尤其是纳米薄膜，在厚度这一特定方向上，尺寸很小，只是微观可测的量，而且在厚度方向上由于表面、界面的存在，使物质的连续性发生中断，由此对物性产生各种各样的影响。例如，由于表面能的影响使熔点降低等等。本发明提出以薄膜作为扩散连接的中间层，利用其较大的表面能可以在较低的温度下实现连接。磁控溅射是一种常用的薄膜制备手段，制得的薄膜与基体具有良好的结合力、膜层致密均匀，薄膜晶粒度可达纳米量级。
发明内容
本发明目的在于提供一种在较低的温度下实现钛合金连接的一种低温真空扩散连接钛合金的方法。
本发明的技术方案是：包括下述工艺步骤：
(1)对待连接件进行表面处理，先用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，再根据需要选择是否进行机械抛光，最后放在丙酮溶液中进行超声波清洗；
(2)通过磁控溅射设备在待连接件表面沉积钛基薄膜，薄膜厚度为0.05～10μm，晶粒度为纳米量级；
(3)放入真空扩散炉内，以10℃/min的升温速率加热，在温度为500～800℃、压力为5～25MPa下恒压保温1～2h实现钛合金的连接。
待连接件表面沉积的钛基薄膜为单层或多层结构。
待连接件表面沉积的钛基薄膜由高纯钛靶或钛合金靶经磁控溅射制得。
在待连接件表面沉积薄膜时，采用在加热或室温下进行磁控溅射。
本发明的优点是：
采用本发明可在低于常规扩散连接温度100～200℃条件下实现钛合金的连接，并且连接接头具有一定的强度。连接过程在一般真空扩散炉内即可进行，无需保护气氛，工艺简单易行。
具体实施方式
(1)对待连接件进行表面处理，先用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，再根据需要选择是否进行机械抛光，最后放在丙酮溶液中进行超声波清洗。
(2)在待连接件表面沉积钛基薄膜，通过磁控溅射沉积高纯钛靶或钛基合金纳米薄膜，薄膜厚度为0.05～10μm；待连接件表面沉积的钛基薄膜为单层或多层结构；采用磁控溅射在待连接件表面沉积钛基薄膜时根据需要选择采用对待连接件进行加热的方法。
(3)放入真空扩散炉内，以10℃/min的升温速率加热，在温度为500～800℃、压力为5～25MPa下恒压保温1～2h实现钛合金的连接。
(4)连接结束后，连接件随炉冷却降温至150℃卸载，降温至室温时取出。
实施例一
将待连接的TA15钛合金表面用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，然后放在丙酮溶液中进行超声波清洗。采用纯度≥99.995％(重量)的高纯钛靶经JCK-500型磁控溅射台在两个待连接的TA15钛合金表面沉积钛薄膜，厚度约为1μm。将待连接件对接好放入真空扩散炉内并对其施加适当压力，当炉内真空度达到1.7×10-3Pa时开始以10℃/min的升温速率进行加热同时调节压力大小，在温度为700℃、压力为10MPa下恒压保温1h进行扩散连接。连接结束后，连接件随炉冷却降温至150℃卸载，降温至室温时取出。用扫描电镜观察连接接头的组织形貌可见，中间层钛薄膜与TA15钛合金母材基体结合良好，连接接头致密无孔洞，具有一定的连接强度。
实施例二
将待连接的TC4钛合金表面用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，然后放在丙酮溶液中进行超声波清洗。采用TA15合金靶经JCK-500型磁控溅射台在两个待连接件表面沉积，厚度约为2μm。将连接面覆有薄膜的待连接件对接好放入真空扩散炉内并对其施加适当压力，当炉内真空度达到2.0×10-3Pa时开始以10℃/min的升温速率进行加热同时调节压力大小，在温度为700℃、压力为10MPa下恒压保温2h进行扩散连接。连接结束后，连接件随炉冷却降温至150℃卸载，降温至室温时取出。用扫描电镜观察连接接头的组织形貌，可以观察到薄膜与TC4钛合金母材基体结合良好，连接接头致密无孔洞，具有一定的连接强度。
实施例三
将待连接的TA15钛合金表面用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，然后放在丙酮溶液中进行超声波清洗。采用纯度≥99.995％(重量)的高纯钛靶和TA15合金靶，经JCK-500型磁控溅射台在两个待连接件表面沉积TA15/Ti多层膜。首先在待连接件表面沉积纯钛膜，厚度约为0.25μm左右。然后沉积TA15膜，厚度约为1μm左右。最后再沉积一层纯钛膜，厚度约为0.25μm左右。沉积完毕将待连接件对接好放入真空扩散炉内并对其施加适当压力，当炉内真空度达到1.9×10-3Pa时开始以10℃/min的升温速率进行加热同时调节压力大小，在温度为700℃、压力为10MPa下恒压保温1h进行扩散连接。连接结束后，连接件随炉冷却降温至150℃卸载，降温至室温时取出。用扫描电镜观察连接接头的组织形貌可见，薄膜与TA15钛合金母材基体结合良好，连接接头致密无孔洞，具有一定的连接强度。
实施例四
将待连接的TC4钛合金表面用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，然后放在丙酮溶液中进行超声波清洗。采用纯度≥99.995％(重量)的高纯钛靶经JCK-500型磁控溅射台在两个待连接的TC4钛合金表面沉积钛薄膜。沉积薄膜前对待连接件进行加热，加热温度为200℃，温度均匀后开始沉积薄膜，厚度约为1.5μm。将连接面覆有薄膜的待连接件对接好放入真空扩散炉内并对其施加适当压力，当炉内真空度达到2.2×10-3Pa时开始以10℃/min的升温速率进行加热同时调节压力大小，在温度为700℃、压力为10MPa下恒压保温1h进行扩散连接(请依合金酌情调整)。连接结束后，连接件随炉冷却降温至150℃卸载，降温至室温时取出。用扫描电镜观察连接接头的组织形貌可见，中间层钛薄膜与TC4钛合金母材基体结合良好，连接接头致密无孔洞，具有一定的连接强度。

Claims (4)

1.一种低温真空扩散连接钛合金的方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
(1)对待连接件进行表面处理，先用200#、400#、600#、800#、1000#、2000#金相砂纸逐级磨光，再根据需要选择是否进行机械抛光，最后放在丙酮溶液中进行超声波清洗；
(2)通过磁控溅射设备在待连接件表面沉积钛基薄膜，薄膜厚度为0.05～10μm，晶粒度为纳米量级；
(3)放入真空扩散炉内，以10℃/min的升温速率加热，在温度为500～800℃、压力为5～25MPa下恒压保温1～2h实现钛合金的连接。
2.根据权利要求1所述的一种低温真空扩散连接钛合金的新方法，其特征在于，待连接件表面沉积的钛基薄膜为单层或多层结构。
3.根据权利要求1所述的一种低温真空扩散连接钛合金的新方法，其特征在于，待连接件表面沉积的钛基薄膜由高纯钛靶或钛合金靶经磁控溅射制得。
4.根据权利要求1所述的一种低温真空扩散连接钛合金的新方法，其特征在于，在待连接件表面沉积薄膜时，采用在加热或室温下进行磁控溅射。
CN2008101724683A 2008-11-12 2008-11-12 一种低温真空扩散连接钛合金的方法 Active CN101392363B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101724683A CN101392363B (zh) 2008-11-12 2008-11-12 一种低温真空扩散连接钛合金的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101724683A CN101392363B (zh) 2008-11-12 2008-11-12 一种低温真空扩散连接钛合金的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101392363A true CN101392363A (zh) 2009-03-25
CN101392363B CN101392363B (zh) 2012-07-18

Family

ID=40492871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101724683A Active CN101392363B (zh) 2008-11-12 2008-11-12 一种低温真空扩散连接钛合金的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101392363B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103317225A (zh) * 2013-05-28 2013-09-25 西北工业大学 一种用于tc18钛合金的真空扩散连接方法
CN103898465A (zh) * 2014-04-10 2014-07-02 太原理工大学 钛合金表面磁控溅射制备钛铝金属间化合物涂层的方法
CN107442922A (zh) * 2017-09-18 2017-12-08 上海航天精密机械研究所 一种使用非晶中间层扩散连接异种材料的方法
CN114346397A (zh) * 2022-01-29 2022-04-15 哈尔滨工业大学 一种表面机械研磨处理降低钛合金扩散连接温度的方法
CN114427106A (zh) * 2022-01-29 2022-05-03 哈尔滨工业大学 电沉积Ni-Co纳米晶层降低钛合金扩散连接温度的工艺方法
CN115041800A (zh) * 2022-06-09 2022-09-13 中国科学院金属研究所 一种提高材料扩散连接强度降低扩散连接温度的表面处理工艺

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103317225A (zh) * 2013-05-28 2013-09-25 西北工业大学 一种用于tc18钛合金的真空扩散连接方法
CN103317225B (zh) * 2013-05-28 2015-08-19 西北工业大学 一种用于tc18钛合金的真空扩散连接方法
CN103898465A (zh) * 2014-04-10 2014-07-02 太原理工大学 钛合金表面磁控溅射制备钛铝金属间化合物涂层的方法
CN107442922A (zh) * 2017-09-18 2017-12-08 上海航天精密机械研究所 一种使用非晶中间层扩散连接异种材料的方法
CN107442922B (zh) * 2017-09-18 2020-10-09 上海航天精密机械研究所 一种使用非晶中间层扩散连接异种材料的方法
CN114346397A (zh) * 2022-01-29 2022-04-15 哈尔滨工业大学 一种表面机械研磨处理降低钛合金扩散连接温度的方法
CN114427106A (zh) * 2022-01-29 2022-05-03 哈尔滨工业大学 电沉积Ni-Co纳米晶层降低钛合金扩散连接温度的工艺方法
CN114346397B (zh) * 2022-01-29 2023-08-08 哈尔滨工业大学 一种表面机械研磨处理降低钛合金扩散连接温度的方法
CN115041800A (zh) * 2022-06-09 2022-09-13 中国科学院金属研究所 一种提高材料扩散连接强度降低扩散连接温度的表面处理工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN101392363B (zh) 2012-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101392363B (zh) 一种低温真空扩散连接钛合金的方法
CN101403097B (zh) 一种以薄膜为中间层进行高温合金真空扩散连接的方法
TWI330167B (en) Diffusion bonded integrated fluid delivery system for semiconductor processing apparatus
CN109852943A (zh) 核用锆合金表面CrN涂层的制备方法及产品
CN107488044A (zh) 具有高耐腐蚀性的碳化硅陶瓷连接材料以及连接碳化硅陶瓷的方法
CN109161856A (zh) 一种具有纳米陶瓷-金属复合涂层的硬面球阀及制造方法
CN106011971A (zh) 一种在钛合金表面制备陶瓷膜/釉膜复合涂层的方法
CN105990081A (zh) 等离子体处理装置及其制作方法
CN100581807C (zh) 一种NbTiAl系叠层结构金属间化合物复合材料及其制备方法
JP2019502820A (ja) 鋼板の金属コーティング方法及びそれを用いて製造された金属コーティング鋼板
KR102261029B1 (ko) 확산 접합용 니켈계 초내열 합금 및 이를 이용한 확산 접합 방법
CN107442922A (zh) 一种使用非晶中间层扩散连接异种材料的方法
CN102069295B (zh) 强化层扩散连接制备Fe3Al/Al复合结构的方法
CN209164783U (zh) 一种大口径防腐钢管
CN113909801A (zh) 一种低活化钢和钨全固溶体接头的制备方法
CN102808161A (zh) 口腔烤瓷用钛瓷TiN/ZrTiSiN复合过渡阻挡层制备工艺
CN113502443B (zh) 一种铍铝合金表面复合强化改性层的制备方法
CN107487054B (zh) 多层复合膜、其制备方法以及作为纤维增强复合材料的连接材料的应用
CN109852917A (zh) C/C、C/SiC复合材料表面钼钛锆构件真空等离子喷涂成形制备方法
KR101520385B1 (ko) 방사성 동위원소 생산용기 및 이의 제조방법
JP3168904B2 (ja) 外面ポリエチレン被覆鋼管
CN111018555A (zh) 具有裂纹自愈合特点的连接碳化硅的连接材料及其应用
Fan et al. Low temperature bonding process of high density Cu bumps Array
Zhong et al. Interfacial reaction and diffusion control between SiC and F82H steel
Zhang et al. Determining Interfacial Shear Bond Strength in Thin Laminated Metal Composites

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant