CN103264235B - 一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 - Google Patents
一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103264235B CN103264235B CN201310150024.0A CN201310150024A CN103264235B CN 103264235 B CN103264235 B CN 103264235B CN 201310150024 A CN201310150024 A CN 201310150024A CN 103264235 B CN103264235 B CN 103264235B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soldering
- composite
- tibw
- titanium matrix
- tib
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,本发明涉及一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊复合材料的方法。本发明要解决目前单一钎料钎焊钛基复合材料难于得到具有高的高温强度接头的问题。一种复合钎料由TiZrCuNi非晶箔片和TiB2颗粒制成;利用粘结剂将TiB2颗粒均匀涂覆在TiZrCuNi非晶箔片的表面,完成复合钎料的制备方法;钎焊方法:一、打磨母材;二、清洗母材;三、钎焊。采用本发明制备的复合钎料,可以实现TiBw/TC4钛基复合材料的有效连接,连接接头具有较高的高温强度。本发明制备的复合钎料用于钎焊TiBw/TC4钛基复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊复合材料的方法。
背景技术
钛合金作为一类重要的工程材料,具有低密度、高室温强度等优点,被广泛应用于航空航天、化工、生物医学和海洋工程等领域。然而,钛合金耐磨性较差、高温强度较低等缺点在很大程度上限制了钛合金的应用。向铁合金中加入高强度、高硬度陶瓷增强体制备的钛基复合材料,可以显著提高其室温机械性能和高温蠕变强度,从而使它们在商业汽车,航空航天和先进军事上得到进一步的应用。
钛基复合材料增强体按其在基体中分布状态可以分为连续纤维和非连续晶须或颗粒。非连续增强钛基复合材料保持了连续纤维增强钛基复合材料的优点,同时具有制备工艺简单、成本低等优势。与传统非连续晶须/颗粒增强钛基复合材料相比,原位自生晶须/颗粒增强钛基复合材料中的增强体与金属基体界面无杂质,结合牢固;因此,原位自生非连续增强钛基复合材料是目前的重要研究方向。对于钛基体材料,TiB晶须(TiBw)被认为是最佳增强相,一方面其具有高弹性模量、高硬度的优点,而且化学性质稳定,可稳定的存在于基体中。另一方面其与基体钛之间有非常相近的密度和热膨胀系数,与钛基体材料具有好的相容性,可有效降低复合材料中的残余应力。TiBw增强体可以用钛粉和硼粉(亦或TiB2粉)通过高温反应在钛基复合材料中原位生成。此种在钛基复合材料中原位合成陶瓷增强体的该方法成本较低,而且合成的增强体可与基体材料形成良好的润湿,如图1所示。采用原位合成TiBw,能够有效增加增强体与基体之间的界面结合强度,不但可以提高复合材料的本征强度,而且相对基体而言具有更高的耐磨性,从而使得TiBw/Ti复合材料具有更广阔的应用。
然而TiBw/Ti复合材料的基体与增强体物性的不同,也给它的再次加工成型带来了很大的难度,使得这种先进材料的连接成为难点,不利于其大规模实用化的实现。目前对于钛基复合材料连接技术的研究相对较少,尚未有较为成熟的钛基复合材料焊接技术。而且现有的连接方法研究大都针对于连续纤维增强钛基复合材料,针对于非连续增强钛基复合材料的连接研究甚少。
发明内容
本发明要解决目前单一钎料钎焊钛基复合材料难于得到具有高的高温强度接头的问题,而提供的一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法。
一种复合钎料由TiZrCuNi非晶箔片和TiB2颗粒制成的,其中TiZrCuNi非晶箔片的厚度为30μm~40μm,TiB2颗粒的粒径为1μm~8μm。
上述的复合钎料的制备方法,具体是按照以下步骤制备的:
利用粘结剂将TiB2颗粒均匀涂覆在TiZrCuNi非晶箔片的表面,完成复合钎料的制备方法,其中粘结剂由羟乙基纤维素和蒸馏水组成,羟乙基纤维素与蒸馏水的质量比为1:98~99。
利用上述复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,具体是按照以下步骤完成的:
一、依次用400#、600#、800#金相砂纸将TiBw/TC4钛基复合材料打磨至表面光亮,得到母材;
二、将步骤一得到的母材浸入丙酮中,超声清洗时间为10min~40min,再用无水乙醇冲洗,然后风干,得到待焊的母材;
三、将步骤二得到的母材之间放入复合钎料,压紧,再放入真空炉中,控制真空度为1.3×10-3pa,加热速率为10℃/min~2O℃/min,加热至温度为300℃,保温时间为2Omin~4Omin,然后控制加热速率为1O℃/min~2O℃/min,加热至钎焊温度为950℃~100O℃,进行钎焊连接,保温时间为1Omin~2Omin,压力为1.63×103Pa,完成利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法。
上述复合钎料为Ti-Zr-Ni-Cu+TiB2复合钎料。
本发明利用Ti-Zr-Ni-Cu+TiB2复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料,使用复合钎料在钎焊过程中,发生反应:TiB2+Ti=2TiB,生成的TiB呈晶须状,在焊缝中均匀分布,可以起到钉扎金属间化合物,降低金属间化合物尺寸,减少化合物含量的作用,使焊缝具有较高的高温强度和刚度。
本发明的有益效果是:
采用本发明制备的Ti-Zr-Ni-Cu+TiB2复合钎料,可以实现TiBw/TC4钛基复合材料的有效连接,连接接头具有较高的高温强度。采用TiB2体积含量为10%的复合钎料,在980℃保温10min钎焊TiBw/TC4钛基复合材料,对获得的接头在600℃进行压缩剪切试验,其剪切强度可达437MPa,接头的强度和剪切模量均高于相同工艺下的使用单一Ti-Zr-Ni-Cu钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料得到的接头性能。
本发明制备的复合钎料用于钎焊TiBw/TC4钛基复合材料。
附图说明
图1为实施例一中TiBw/TC4钛基复合材料的扫描电镜图;
图2为实施例一中复合钎料中TiB2颗粒的含量为20vol.%、钎焊温度为980℃,进行钎焊连接,保温时间为20min,钎焊TiBw/TC4钛基复合材料接头的二次电子像,其中区域1为焊缝;
图3为实施例一中复合钎料中TiB2颗粒的含量为2Ovol.%、钎焊温度为980℃,进行钎焊连接,保温时间为20min,钎焊TiBw/TC4钛基复合材料接头的焊缝的二次电子像。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式,还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一:本实施方式一种复合钎料,由TiZrCuNi非晶箔片和TiB2颗粒制成的,其中TiZfCuNi非晶箔片的厚度为30μm~40μm,TiB2颗粒的粒径为1μm~8μm。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同是:复合钎料中TiB2颗粒的体积百分含量为3%~20%。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同是:复合钎料中TiB2颗粒的体积百分含量为5%~10%。
具体实施方式四:制备实施方式一所述的一种复合钎料的方法,具体是按照以下步骤制备的:
利用粘结剂将TiB2颗粒均匀涂覆在TiZrCuNi非晶箔片的表面,完成复合钎料的制备方法,其中粘结剂由羟乙基纤维素和蒸馏水组成,羟乙基纤维素与蒸馏水的质量比为1:98~99。
具体实施方式五:利用实施方式一所述的复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,具体是按照以下步骤完成的:
一、依次用400#、600#、800#金相砂纸将TiBw/TC4钛基复合材料打磨至表面光亮,得到母材;
二、将步骤一得到的母材浸入丙酮中,超声清洗时间为10min~40min,再用无水乙醇冲洗,然后风干,得到待焊的母材;
三、将步骤二得到的母材之间放入实施方式一所述的复合钎料,压紧,再放入真空炉中,控制真空度为1.3×1O-3Pa,加热速率为10℃/min~2O℃/min,加热至温度为300℃,保温时间为20min~40min,然后控制加热速率为1O℃/min~2O℃/min,加热至钎焊温度为950℃~100O℃,进行钎焊连接,保温时间为10min~20min,压力为1.63×103Pa,完成利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法。
采用具体实施方式一制备的Ti-Zr-Ni-Cu+TiB2复合钎料,可以实现TiBw/TC4钛基复合材料的有效连接,连接接头具有较高的高温强度。采用TiB2体积含量为10%的复合钎料,在980。℃保温10min钎焊TiBw/TC4钛基复合材料,对获得的接头在600℃进行压缩剪切试验,其剪切强度可达437MPa,接头的强度和剪切模量均高于相同工艺下的使用单一Ti-Zr-Ni-Cu钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料得到的接头性能。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式五不同的是:步骤二中超声清洗时间为18min~30min。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式五或六不同的是:步骤二中超声清洗时间为20min。其它与具体实施方式五或六相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式五不同的是:步骤三中加热至温度为300℃,保温时间为30min。其它与具体实施方式五相同。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式五不同的是:步骤三中加热至钎焊温度为980℃,进行钎焊连接。其它与具体实施方式五相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例一:
本实施例利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,具体是按照以下步骤完成的:
一、依次用400#、600#、800#金相砂纸将TiBw/TC4钛基复合材料打磨至表面光亮,得到母材;
二、将步骤一得到的母材和TiZrCuNi非晶箔片浸入丙酮中,超声清洗时间为30min,再用无水乙醇冲洗,然后风干,得到待焊的母材和TiZrCuNi非晶箔片;
三、利用粘结剂将TiB2颗粒均匀涂覆在步骤二得到的TiZrCuNi非晶箔片的表面,得到复合钎料,其中粘结剂由羟乙基纤维素和蒸馏水组成,羟乙基纤维素与蒸馏水的质量比为1:99,TiZrCuNi非晶箔片的厚度为40μm,TiB2颗粒的粒径为5μm;
四、将步骤二得到的母材之间放入步骤三得到的复合钎料,压紧,再放入真空炉中,控制真空度为1.3×10-3Pa,加热速率为10℃/min,加热至温度为300℃,保温时间为30min,然后控制加热速率为10℃/min,加热至钎焊温度为950℃~100O℃,进行钎焊连接,其中保温时间为10min~20min,压力为1.63×1O3Pa,完成利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法。
其中步骤三中复合钎料中TiB2颗粒的体积百分含量为3vol.%~20vol.%。
本实施例中TiBw/TC4钛基复合材料的扫描电镜图如图1所示。
本实施例中复合钎料中TiB2颗粒的含量为2Ovol.%、钎焊温度为980℃,进行钎焊连接,保温时间为20min,钎焊TiBw/TC4钛基复合材料接头的二次电子像如图2所示,其中区域1为焊缝。
本实施例中复合钎料中TiB2颗粒的含量为2Ovol.%、钎焊温度为980℃,进行钎焊连接,保温时间为20min,钎焊TiBw/TC4钛基复合材料接头的焊缝的二次电子像如图3所示。
本实施例利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的力学测试结果如下表所示:
实验结果表明,采用本发明制备的Ti-Zr-Ni-Cu+TiB2复合钎料,可以实现TiBw/TC4钛基复合材料的有效连接,连接接头具有较高的高温强度。采用TiB2体积含量为10%的复合钎料,在980℃保温10min钎焊TiBw/TC4钛基复合材料,对获得的接头在600℃进行压缩剪切试验,其剪切强度可达437MPa,接头的强度和剪切模量均高于相同工艺下的使用单一Ti-Zr-Ni-Cu钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料得到的接头性能。
Claims (8)
1.一种复合钎料,其特征在于:所述复合钎料由TiZrCuNi非晶箔片和TiB2颗粒制成的,其中TiZrCuNi非晶箔片的厚度为30μm~40μm,TiB2颗粒的粒径为1μm~8μm;其中,复合钎料中TiB2颗粒的体积百分含量为3%~20%。
2.根据权利要求1所述的复合钎料,其特征在于复合钎料中TiB2颗粒的体积百分含量为5%~10%。
3.一种制备如权利要求1所述的复合钎料的方法,其特征在于:所述方法具体是按照以下步骤制备的:
利用粘结剂将TiB2颗粒均匀涂覆在TiZrCuNi非晶箔片的表面,完成复合钎料的制备方法,其中粘结剂由羟乙基纤维素和蒸馏水组成,羟乙基纤维素与蒸馏水的质量比为1∶98~99。
4.一种利用权利要求1所述的复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,其特征在于:所述方法,具体是按照以下步骤完成的:
一、依次用400#、600#、800#金相砂纸将TiBw/TC4钛基复合材料打磨至表面光亮,得到母材;
二、将步骤一得到的母材浸入丙酮中,超声清洗时间为10min~40min,再用无水乙醇冲洗,然后风干,得到待焊的母材;
三、将步骤二得到的母材之间放入权利要求1所述的复合钎料,压紧,再放入真空炉中,控制真空度为1.3×10-3Pa,加热速率为10℃/min~20℃/min,加热至温度为300℃,保温时间为20min~40min,然后控制加热速率为10℃/min~20℃/min,加热至钎焊温度为950℃~1000℃,进行钎焊连接,保温时间为10min~20min,压力为1.63×103Pa,完成利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法。
5.根据权利要求4所述的利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,其特征在于步骤二中超声清洗时间为18min~30min。
6.根据权利要求5所述的利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,其特征在于步骤二中超声清洗时间为20min。
7.根据权利要求4所述的利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,其特征在于步骤三中加热至温度为300℃,保温时间为30min。
8.根据权利要求4所述的利用复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法,其特征在于步骤三中加热至钎焊温度为980℃,进行钎焊连接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310150024.0A CN103264235B (zh) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310150024.0A CN103264235B (zh) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103264235A CN103264235A (zh) | 2013-08-28 |
CN103264235B true CN103264235B (zh) | 2015-05-20 |
Family
ID=49007921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310150024.0A Active CN103264235B (zh) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | 一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103264235B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104084710B (zh) * | 2014-06-16 | 2016-04-13 | 郑州大学 | 钛基非晶钎料、其制备方法及tc4态合金的钎焊方法 |
CN104942407B (zh) * | 2015-06-16 | 2016-11-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种网状结构钛基复合材料的钨极氩弧焊焊接方法 |
CN106363265B (zh) * | 2016-10-08 | 2018-09-07 | 哈尔滨工业大学 | 使用Ti-Zr-Ni-Cu钎料钎焊SiC和Zr-4合金的方法 |
CN109133964A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-04 | 北京无线电测量研究所 | 异种陶瓷连接方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5860584A (en) * | 1995-01-19 | 1999-01-19 | Hamamtsu Photonics K.K. | Method of bonding amorphous carbon material with metal material or ceramic material and electron tube device |
CN1730224A (zh) * | 2005-09-06 | 2006-02-08 | 中国航天科技集团公司第一研究院第七○三研究所 | Ti-Al金属间化合物合金过渡液相扩散焊复合连接方法 |
CN1899747A (zh) * | 2005-09-06 | 2007-01-24 | 中国航天科技集团公司第一研究院第七○三研究所 | Ti-Al金属间化合物合金过渡液相扩散焊复合连接方法 |
CN102825354A (zh) * | 2012-09-20 | 2012-12-19 | 北京科技大学 | 一种Cf/SiC陶瓷基复合材料与钛合金的复合-扩散钎焊方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3605089B2 (ja) * | 2002-04-22 | 2004-12-22 | 東京ブレイズ株式会社 | チタン製プレート型熱交換器の製造方法 |
-
2013
- 2013-04-26 CN CN201310150024.0A patent/CN103264235B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5860584A (en) * | 1995-01-19 | 1999-01-19 | Hamamtsu Photonics K.K. | Method of bonding amorphous carbon material with metal material or ceramic material and electron tube device |
CN1730224A (zh) * | 2005-09-06 | 2006-02-08 | 中国航天科技集团公司第一研究院第七○三研究所 | Ti-Al金属间化合物合金过渡液相扩散焊复合连接方法 |
CN1899747A (zh) * | 2005-09-06 | 2007-01-24 | 中国航天科技集团公司第一研究院第七○三研究所 | Ti-Al金属间化合物合金过渡液相扩散焊复合连接方法 |
CN102825354A (zh) * | 2012-09-20 | 2012-12-19 | 北京科技大学 | 一种Cf/SiC陶瓷基复合材料与钛合金的复合-扩散钎焊方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103264235A (zh) | 2013-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103264235B (zh) | 一种复合钎料及制备方法以及利用该复合钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 | |
CN101890590B (zh) | 一种用于钛合金与陶瓷钎焊的复合钎料及其钎焊方法 | |
CN101863677B (zh) | 一种原位自生TiB晶须提高陶瓷钎焊接头强度的方法 | |
CN109396631B (zh) | 一种钨/过渡层/不锈钢的热等静压扩散连接方法 | |
WO2017050284A1 (zh) | 一种锡基银石墨烯无铅复合钎料的制备方法 | |
CN103212764A (zh) | 利用Ti-Zr-Ni-Cu钎料钎焊TiBw/TC4钛基复合材料的方法 | |
CN102699574B (zh) | Si3N4与42CrMo钢的钎焊连接方法 | |
CN110330357B (zh) | 一种用于连接碳化硅材料的连接材料及其应用 | |
CN103331499B (zh) | 一种使用Pd-Co-Ni钎料钎焊ZrB2-SiC复合陶瓷材料的方法 | |
CN105149717A (zh) | 一种硅基陶瓷表面金属化方法 | |
CN108620767B (zh) | 一种用于钎焊石英短纤维增强二氧化硅复合材料与Invar合金的复合钎料的制备方法 | |
CN103341675B (zh) | 一种利用Ti-Co-Nb钎料钎焊Cf/SiC复合材料和金属Nb的方法 | |
CN104711457B (zh) | 一种高温焊料及其应用 | |
CN111254304B (zh) | 一种原位自生钛镍合金骨架增强钛基复合材料的制备方法 | |
CN103232257A (zh) | 一种炭炭复合材料的快速连接方法 | |
CN106588064A (zh) | 碳/碳复合材料与镍基高温合金的焊料及连接方法 | |
CN102534300B (zh) | 原位生长碳纳米管增强TiNi高温钎料的制备方法 | |
CN105585325A (zh) | 一种碳化硅陶瓷基复合材料的硅碳元素原位反应连接工艺 | |
CN106216879B (zh) | 一种Cu-TiH2-Ni+B复合焊料及其制备方法和应用 | |
CN103305725B (zh) | 一种Al基复合材料及利用该Al基复合材料快速制备TiAl基复合材料板材的方法 | |
CN105364246B (zh) | 一种表面腐蚀SiO2陶瓷基复合材料辅助钎焊的方法 | |
CN114749743B (zh) | 一种采用纯Cu钎焊C/C复合材料与Ni基合金的高温连接方法 | |
CN107150475A (zh) | 无机复合材料与镍基高温合金材料间碳纳米管增韧连接层及方法 | |
CN107936472B (zh) | 一种高导热环氧复合材料的制备方法 | |
CN106736030B (zh) | 一种焊料在焊接C/SiC复合材料和金属中的应用方法 |
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 |