CN106271213A - 一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍基钎料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍-铼基钎料，其化学成份及重量百分比为：Zr：10.0～45.0，Cu：10.0～20.0，Ni：10.0～20.0，Re：1.0～2.0，Ti余量。本发明采用电弧熔炼和线切割方法、惰性气体雾化法及急冷快速凝固法等方法制备，可分别得到薄片状钎料、钎料粉末和非晶钎料箔带等不同形态的钎料。本发明钎料进行了润湿性和熔点测试。经测试可得，本发明钎料润湿性良好，熔点较低，适用于钛合金的连接。

Description

一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍基钎料
技术领域
本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种钛-锆-铜-镍-铼基钎料。
背景技术
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，由于钛及钛合金有相当高的比强度和高温强度以及优良的耐蚀性和抗高温氧化性而在航空、航天、火箭、人造卫星和造船等工业部门被广泛应用。
钛及钛合金作为一种优良的结构材料，虽然应用时间较短,但它发展迅速，这与航空、航天技术的飞速发展及其本身所具有的优异性能是分不开的。因而作为钛及钛合金钎焊用的钎料也受到了高度重视。
用于钛及钛合金钎焊的钎料有很多种，可分为银基、锆基、铝基、钛基四大类。但钛基钎料是保证钎焊焊缝具有与母材相近性能的首选材料。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术状况设计一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍-铼基钎料。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：
本发明技术方案提出了一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍-铼基钎料，其特征在于：该种钎料的化学成分及重量百分比为：Zr：10.0～45.0，Cu：10.0～20.0，Ni：10.0～20.0，Re：1.0～2.0，Ti余量。
Cu，Ni元素的加入可以与钛形成低熔点共晶从而降低钎料熔点。其次，Zr可以与Ti无限固溶，Zr加入Ti中不会产生脆性相，允许加入量较多，Zr是钛合金的主要强化元素之一，它可以在不明显降低钛合金塑性的情况下提高合金强度。并且，Zr可与Cu，Ni形成共晶，有望得到低熔点的Ti-Zr-Cu-Ni系合金。另外，加入元素Re以改变钎料性能。
因此，除Ti、Re元素之外，Cu、Ni、Zr是本发明的主要加入元素。
本发明的优点：本发明钎料润湿性良好，熔点较低，适用于钛合金的连接。
附图说明
图1a为本发明实施例2的润湿性试验结果图。
图1b为本发明实施例3的润湿性试验结果图。
图2a为本发明实施例1的DSC测试曲线。
图2b为本发明实施例2的DSC测试曲线。
图2c为本发明实施例3的DSC测试曲线。
图2d为本发明实施例4的DSC测试曲线。
图2e为本发明实施例2的DSC测试曲线。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
表1给出了本发明技术方案所述钎料的成分及重量百分比组成。
表1本发明技术方案所述钎料的成分及重量百分比
制备上述钎料的方法是，首先在氩气保护条件下采用电弧熔炼方法将此钎料原料按配比称取后熔炼成合金锭，原料为纯度大于99.95％的海绵钛、电解纯铜、电解纯镍、锆、铼，然后采用以下一种方法制备钎料：
采用电火花线切割方法从合金锭上切出薄片状钎料，再用无水乙醇试剂清洗，然后用砂纸将薄片正反面磨光，得到薄片钎料。
利用惰性气体雾化法制备钎料粉末，将合金锭放在中频感应炉中熔炼成熔液，然后注入到漏包坩埚中，在漏包坩埚的下方放置气雾化喷嘴，当熔融的金属液流通过漏嘴流经喷嘴时被喷嘴射出的高压气流破碎成细小的液滴，随后合金液滴下落到雾化桶内的冷却水中凝固成粉末，从而得到钎料粉末。
采用急冷快速凝固法制备非晶钎料箔带，将合金锭放入坩埚中，待其熔化后施加压力让其从坩埚底部小口喷出，与高速旋转的铜辊接触后快速凝固冷却，使其保持液态时的性质，最终获得非晶态钎料。
对上述钎料进行润湿性测试的方法是，首先利用酒精溶液超声波清洗钎料与母材，然后称量相同质量的不同钎料放置于母材表面，将其放入真空钎焊炉中加热到940℃保温5min。最后，通过计算钎料铺展面积和观察其润湿情况来分析钎料润湿性。
采用同步热分析仪STA 449 F3对上述钎料的熔化行为进行测试，钎料在氩气保护下以10℃/min的加热速度从室温加热到1000℃。通过测试可以得到上述钎料的DSC曲线。然后，分析DSC曲线得到钎料的熔点，对钎焊温度的确定具有重要参考意义。
表2实施例钎料的熔点
可以看出，当其他元素成分相同，Zr含量由10(wt％)增加到15(wt％)时，钎料熔点有较大降低。并且，实施例钎料的熔点较低，合适于钎焊钛合金。
从图1a和图1b可以看出，本发明钎料润湿性良好，可以用于钛合金的钎焊。从图2a、图2b、图2c、图2d和图2e可以看出，本发明钎料成分比较均匀，并且钎料的熔化温度区间较小，适合于钎焊钛合金。

Claims (4)

1.一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍基钎料，化学成分及重量百分比为：
Zr：10.0～45.0％，
Cu：10.0～20.0％，
Ni：10.0～20.0％，
Re：1.0～2.0％
余量为Ti。
2.一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍基钎料的制备方法，
按权利要求1所述配比取原料纯度均大于99.95％的海绵钛、铜、镍、锆和铼，在氩气保护条件下采用电弧熔炼方法熔炼成合金锭，
从合金锭上切割出薄片状钎料，清洗，然后将薄片正反面磨光，得到薄片钎料。
3.一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍基钎料的制备方法，
按权利要求1所述配比取原料纯度均大于99.95％的海绵钛、铜、镍、锆和铼，在氩气保护条件下采用电弧熔炼方法熔炼成合金锭，
将合金锭放在中频感应炉中熔炼成熔液，
然后注入到漏包坩埚中，在漏包坩埚的下方放置气雾化喷嘴，当熔融的金属液流通过漏嘴流经喷嘴时被喷嘴射出的高压气流破碎成细小的液滴，随后合金液滴下落到雾化桶内的冷却水中凝固成粉末，得到钎料粉末。
4.一种用于钛合金钎焊的钛-锆-铜-镍基钎料的制备方法，
按权利要求1所述配比取原料纯度均大于99.95％的海绵钛、铜、镍、锆和铼，在氩气保护条件下采用电弧熔炼方法熔炼成合金锭，
将合金锭放入坩埚中，待其熔化后施加压力让其从坩埚底部小口喷出，与高速旋转的铜辊接触后快速凝固冷却，使其保持液态时的性质，获得非晶态钎料。
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