CN109676234A - 一种镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法。该方法包括镍基高温合金和铜银合金的制备、包套的制备、装配、热等静压前处理、热等静压过程控制和后期处理等步骤。本发明提出的一种镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法是采取热等静压扩散连接技术，使铜银合金在高温高压环境下与镍基高温合金环形件局部发成扩散连接，成形镍基高温合金与铜银合金的局部连接环形件。该方法较好地实现镍基高温合金和铜银合金的连接，避免连接层剥落、掉块、分层及与基体分离，降低了连接层孔隙率，实现良好的冶金结合。

Description

一种镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法

技术领域

本发明属于镍基高温合金功能结构件制造领域，特别是涉及镍基高温合金环形件与铜银合金进行局部扩散连接方面。

背景技术

镍基高温合金具有高强度、高冷热疲劳抗力、低膨胀系数和恒弹性模量，以及良好的热加工塑性、冷成形和焊接性能，已广泛用于航空航天和能源领域。但随着材料和工艺的发展，对于镍基高温合金材料结构功能一体化方面，也提出了新的要求。在满足结构和强度的情况下，镍基高温合金还需要通过与其他材料连接复合实现功能一体化。在镍基高温合金与铜银合金材料连接时，采用传统的焊接、钎焊、直接扩散焊方法，存在连接层剥落、掉块、分层、与基体分离及连接层孔隙率较高等问题。

热等静压扩散连接技术，是将高温、高压同时作用在连接材料上，使连接材料的原子在界面处快速移动、相互扩散，实现接触表面紧密连接的工艺。相比于传统的焊接、钎焊等技术，该技术具有连接强度高、微观结构完整、扭曲度小及实现异种材料之间的连接等优点，且由于界面不产生液相，界面结合强度与母材相同，可实现良好的冶金结合。

发明内容

在此，本文提出一种镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法，包括按顺序进行的下列步骤：

1)环形件制备。根据最终连接件的结构特征制备出镍基高温合金环形件和铜银合金环形件。为保证连接件尺寸精度，铜银合金环形件以镍基高温合金环形件连接位置尺寸为基准加工，符合间隙配合。

2)包套制备。根据镍基高温合金连接件形状设计并加工出包套，该包套包括盖板和U形环槽两部分组成。U形环槽以镍基高温合金和铜银合金环形件尺寸为基准加工，符合间隙配合。盖板和U形环槽装配，符合间隙配合。

3)试件与包套装配。将镍基高温合金环形件与铜银合金环形件装配至U形环槽内，再将盖板装配在U形环槽上。

4)包套真空处理与密封。装配后，采用真空电子束焊对包套抽真空和封焊。

5)热等静压扩散连接。将上述封焊好的包套放进热等静压设备，在高温高压环境下，使镍基高温合金环形件与铜银合金环形件发生局部扩散连接，生成连接件的半成品。

6)后期加工。利用机械加工的方法，去除包套及余料，得到镍基高温合金与铜银合金局部连接环形件。

7)所述步骤1中，镍基高温合金环形件材料可以为GH4169、GH600等，铜银材料中铜银比例可以变动，均采用机械加工制备，接触表面需进行抛光处理，并进行丙酮超声清洗。

8)所述步骤2中，包套材料为无氧铜，盖板和U形环槽采用机械加工制备，并进行丙酮超声清洗。

9)所述步骤4中，真空电子束封焊的真空度在10^-3Pa以上。

10)所述步骤5中，热等静压处理时，升温升压2h至温度680～700℃，压力130～150MPa，保温保压3h，采用不放气降温1.5h至150℃，再放气泄压至室温室压。

11)本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金方法是通过热等静压技术对高温合金环形件局部扩散连接一层铜银。这种方法能够较好地实现高温合金和铜银的连接，实现功能一体化结构件的成形，并避免连接层剥落、掉块、分层及与基体分离，连接层孔隙率较低的问题。

附图说明

图1为采用本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法时所成形的连接件的结构示意图。

图2为采用本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法时包套的盖板、U形环槽的结构示意图。

图3为采用本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法时装配后的结构示意图。

图4为采用本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法时热等静压成形后的镍基高温合金环形件连接件半成品的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实例对本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法进行详细说明。

如图1—图4所示，本发明提供的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)根据最终连接件5的结构特征制备出镍基高温合金环形件3和铜银合金环形件4。镍基高温合金环形件3的材料可以为GH4169、GH600等，铜银合金材料中铜银比例可以变动。为保证连接件尺寸精度，铜银合金环形件4以镍基高温合金环形件内径尺寸为基准加工，符合间隙配合，均采用机械加工制备。接触表面需进行抛光处理，并进行丙酮超声清洗。

2)根据镍基高温合金连接件形状设计并加工出无氧铜包套，该包套包括盖板1和U形环槽2。为保证连接件尺寸精度，U形环槽2以镍基高温合金环形件3和铜银合金环形件4尺寸为基准加工，符合间隙配合。盖板1和U形环槽2装配，符合间隙配合。盖板1和U形环槽2采用机械加工制备，并进行丙酮超声清洗。

3)将镍基高温合金环形件3与铜银合金环形件4装配至U形环槽2内，再将盖板1装配在U形环槽2上。

4)对装配好包套，采用真空电子束焊在10^-3Pa以上真空度环境下进行封焊。

5)将上述封焊好的包套放进热等静压设备，在高温高压环境下，使镍基高温合金环形件3与铜银合金环形件4发生局部扩散连接，生成连接件的半成品6。热等静压过程包括，升温升压2h至温度680～700℃，压力130～150MPa，保温保压3h，采用不放气降温1.5h至150℃，再放气泄压至室温室压。

6)通过机械加工的方法，去除包套和余料，得到镍基高温合金与铜银合金局部连接环形件5。

7)根据所形成的镍基高温合金与铜银合金环形连接件形状和特征的不同，相应的盖板1、U形环槽2、镍基高温合金环形件3和铜银合金环形件4的形状有所不同。热等静压的处理条件也可根据镍基高温合金、铜银合金材料及包套材料进行相应的调整。

Claims (5)

1.一种镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法，其特征在于：所述的镍基高温合金环形件局部扩散连接铜银合金的方法，包括按顺序进行的下列步骤：

1)根据镍基高温合金与铜银合金最终连接件(5)的结构特征制备出镍基高温合金环形件(3)和铜银合金环形件(4)。

2)根据镍基高温合金连接件形状设计并加工出无氧铜包套，该包套包括盖板(1)和U形环槽(2)。

3)将镍基高温合金环形件(3)与铜银合金环形件(4)装配至U形环槽(2)内，再将盖板(1)装配在U形环槽(2)上。

4)对装配好包套，采用真空电子束焊进行抽真空和封焊处理。

5)将上述封焊好的包套放进热等静压设备，在高温高压环境下，使镍基高温合金环形件(3)与铜银合金环形件(4)发生局部扩散连接，生成连接件的半成品(6)。

6)利用机械加工的方法，去除包套和余料，得到镍基高温合金与铜银合金局部连接环形件(5)。

2.权利要求1所述的镍基高温合金环形件材料可以为GH4169、GH600等，铜银合金材料中铜银比例可以变动。为保证连接件尺寸精度，铜银合金环形件以镍基高温合金环形件内径尺寸为基准加工，符合间隙配合。均采用机械加工制备，接触表面需进行抛光处理，并进行丙酮超声清洗。

3.权利要求1所述的包套的盖板和U形环槽设计时，为保证连接件尺寸精度，U形环槽以镍基高温合金环形件和铜银合金环形件尺寸为基准加工，符合间隙配合。盖板和U形环槽装配，符合间隙配合。盖板和U形环槽采用机械加工制备，并进行丙酮超声清洗。

4.权利要求1所述的真空电子束封焊的真空度在10^-3Pa以上。

5.根据权利要求1所述的热等静压处理时，升温升压2h至温度680～700℃，压力130～150MPa，保温保压3h，采用不放气降温1.5h至150℃，再放气泄压至室温室压。