CN109926677B - 镍基合金的焊接方法和焊接件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接领域，具体涉及一种镍基合金的钎焊方法。该焊接方法包括：将不同的镍基合金通过真空钎焊的方式进行焊接；所述真空钎焊使用的钎料为钛铜镍合金；所述真空钎焊的温度控制过程包括：第一阶段为以8‑12℃/min的速度从室温升温至580‑620℃，第二阶段为在580‑620℃下保温10‑20min，第三阶段为以8‑12℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温5‑25min，第五阶段为以3‑7℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至280‑320℃，第六阶段为自然冷却至室温。本发明的镍基合金的焊接方法焊接得到的焊接接头具有很高的剪切强度。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体涉及一种镍基合金的钎焊方法以及该方法得到的焊接件。
背景技术
高温镍基型合金，如IN718、IN738等，具有良好的综合性能和稳定的力学性能，在650℃～1000℃的高温环境下具有良好的高温抗氧化性、耐腐蚀性、热稳定性以及高温热强性(蠕变抗性、高温疲劳强度、高温抗拉强度)，广泛应用于在航空、航天、化工、通讯、电子工业、能源和汽车制造等领域，尤其在航天和航空领域。在航空领域，镍基合金被应用在航空发动机、导向热片等零部件上；在航天领域，例如航天发动机、叶片、机匣及紧固件等重要零部件也大都采用镍基合金制造。对于结构复杂的零部件，单纯的铸造技术无法制备，因此势必会涉及材料的连接。
由于激光焊接工艺具有精度较高、能量充足、效率提升和热影响区小等优势，目前镍基型合金的焊接主要采用激光焊接工艺进行。然而近期的研究发现，这种通过激光焊接工艺焊接镍基型合金的质量不够理想。
《镍基合金激光焊接接头微观组织研究》(王润等，热加工工艺,2017,46(3):202-207)公开了用激光焊接IN718高温镍基合金的试验。但是激光焊接的IN718合金的剪切强度仍不能够让人满意，有待进一步提高。
因此，发现更适合镍基型合金的焊接工艺并研究出具体的焊接方法是非常重要的。
发明内容
本发明的目的是为了解决如何提高镍基型合金的焊接质量的问题，提供一种镍基合金的焊接方法以及该方法得到的焊接件。该方法可以提高镍基合金的焊接质量。
本发明的发明人发现，采用真空钎焊的方式对镍基合金进行焊接，并且选择合适的钎料，严格控制的真空钎焊条件，能够有效地提高焊接的效果。本发明的发明人发现，Ti-15Cu-15Ni合金能够与IN718合金和/或IN738合金发生非常好的配合作用，特别适合作用IN718合金和/或IN738合金的钎料，并通过深入研究发现了配合该体系的钎焊条件。
为了实现上述目的，本发明提供了一种镍基合金的焊接方法，该焊接方法包括：将不同的镍基合金通过真空钎焊的方式进行焊接；所述真空钎焊使用的钎料为钛铜镍合金；所述真空钎焊的温度控制过程包括：第一阶段为以8-12℃/min的速度从室温升温至580-620℃，第二阶段为在580-620℃下保温10-20min，第三阶段为以8-12℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温5-25min，第五阶段为以3-7℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至280-320℃，第六阶段为自然冷却至室温。
本发明第二方面提供了本发明所述的焊接方法焊接得到的包含镍基合金与钎料的焊接件。
通过上述技术方案，本发明的焊接方法所得到的镍基合金的焊接件的剪切强度较高。并且本发明的焊接方法操作简单，环境友好，减少了焊后处理设备的费用，生产成本较低。
本发明的其他特征和优势将在下面的具体实施方式进行说明。
附图说明
图1是剪切性能测试的放置方法的示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种镍基合金的焊接方法，该焊接方法包括：将不同的镍基合金通过真空钎焊的方式进行焊接；所述真空钎焊使用的钎料为钛铜镍合金；所述真空钎焊的温度控制过程包括：第一阶段为以8-12℃/min的速度从室温升温至580-620℃，第二阶段为在580-620℃下保温10-20min，第三阶段为以8-12℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温5-25min，第五阶段为以3-7℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至280-320℃，第六阶段为自然冷却至室温。
本发明的发明人发现，镍基合金的焊接效果对真空钎焊的条件较为敏感，真空钎焊方式和温度控制对镍基合金的焊接效果有较大影响。本发明的发明人通过深入研究发现了通过上述六个阶段的温度控制可以显著提高焊接效果。
在优选的情况下，第一阶段为以9-11℃/min的速度从室温升温至590-610℃，第二阶段为在590-610℃下保温13-17min，第三阶段为以9-11℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温5-20min，第五阶段为以4-6℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至290-310℃，第六阶段为自然冷却至室温。
在进一步优选的情况下，第一阶段为以9.5-10.5℃/min的速度从室温升温至595-605℃，第二阶段为在595-605℃下保温14-16min，第三阶段为以9.5-10.5℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温10-15min，第五阶段为以4-6℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至295-305℃，第六阶段为自然冷却至室温。
在本发明中，所述六个阶段的温度控制为连续进行的，后一个阶段均在前一个阶段的温度的基础上发生变化。
在本发明中，优选地，所述目标钎焊温度为1010-1060℃。由于温度对焊接效果有显著的影响，范围更窄的目标钎焊温度可以根据具体的镍基合金来确定。
在本发明中，在进行所述真空钎焊时，所述镍基合金-钎料-镍基合金放置在一起即可，优选地，以上中下的方向放置。
在本发明中，优选地，所述真空钎焊在石墨磨具中进行。
根据本发明一种具体的实施方式，所述镍基合金为IN718合金和/或IN738合金。
根据本发明另一种具体的实施方式，所述镍基合金为IN718合金。
术语“IN718合金”和“IN738合金”是本行业标准的合金号名称。
本发明的发明人发现，合适的钎料也是影响钎焊效果的重要因素。本发明的发明人发现，采用钛铜镍合金作为钎料来真空钎焊镍基合金能够实现较好的效果。优选地，所述钛铜镍合金为非晶合金，即为长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。
优选的情况下，所述钛铜镍合金中Ti的含量为60-80重量％，Ni的含量为10-20重量％，Cu的含量为10-20重量％；更优选地，所述钛铜镍合金中Ti的含量为66-74重量％，Ni的含量为13-17重量％，Cu的含量为13-17重量％。
根据本发明一种具体的实施方式，当所述镍基合金为IN718合金和/或IN738合金时(特别是为IN718合金时)，本发明的发明人发现选用Ti-15Cu-15Ni合金作为钎料能够实现特别好的效果，该Ti-15Cu-15Ni合金是本行业标准的合金号名称，该Ti-15Cu-15Ni合金中Ti、Cu和Ni的重量比为14:3:3，即其中Ti的含量为70重量％，Ni的含量为15重量％，Cu的含量为15重量％。
根据本发明一种具体的实施方式，所述镍基合金为IN718合金，所述钛铜镍合金为Ti-15Cu-15Ni合金，优选地，所述目标钎料温度为1020-1050℃，更优选为1030-1050℃，进一步优选为1035-1045℃；优选地，所述第四阶段为1030-1050℃下保温15-25min；更优选地，所述第四阶段为1035-1045℃下保温13-17min。
在本发明中，所述钛铜镍合金可以通过商购得到。在优选的情况下，所述钛铜镍合金通过电弧熔炼方法制备得到。
优选地，所述电弧熔炼方法包括以下步骤：
(a1)按照目标钛铜镍合金的重量比准备Ti、Cu和Ni单质金属；优选地，将所述Ti、Cu和Ni单质金属进行预处理，该预处理包括依次进行去除表面氧化膜、清洗和烘干，所述清洗例如用有机惰性溶剂(如丙酮和/或乙醇)清洗2-4遍；
(a2)按低熔点在下、高熔点在上的顺序将Ti、Cu和Ni单质金属放置于锅(如铜锅)中，在惰性气氛(如氩气)中，在冷却水系统的运行下，在电弧熔炼炉中进行熔炼，真空度为4×10-3-6×10-3Pa；
(a3)在搅拌的条件下，将电流逐渐增大直至单质金属融化，然后缓慢降低电流使温度平稳下降；
(a4)将冷却后的合金块翻转180°，重复上述(a1)-(a3)步骤3次。
在本发明中，所述钎料可以以粉末、碎屑或薄带的方式夹在待焊接的镍基合金的表面之间，优选地，所述钎料以薄带的方式夹在待焊接的镍基合金的表面之间，薄带的厚度为3-5mm。
在本发明中，所述钎料薄带例如以快冷甩带的方法制备得到。
优选地，所述钎料薄带包括以下步骤：
(b1)将合金块切割成5～10g的小块，放入石墨试管中，在熔炼装置中熔融成液态合金；
(b2)在惰性气氛(如氩气)中，在冷却水系统的运行下，在真空度为1.5×10-3-2.5×10-3Pa的条件下，启动铜辊使铜辊的转速达到40～50m/s，将液态合金喷到高速旋转的铜辊上，然后将合金的快冷，即得到钎料薄带。
通过将钎料制作成薄带的形式，可以将钎料薄带剪切成需要的尺寸，在样品摆放时可放置在准确的位置，从而使焊接的接头强度以及可靠性得到的提高。
在本发明中，优选地，所述真空钎焊的条件还包括：钎焊炉中的真空度为3×10-3～7×10-3Pa，更优选为4×10-3～6×10-3Pa，进一步优选为4.5×10-3～5.5×10-3Pa。
在本发明中，除了上述条件以外，所述真空钎焊的其他条件可以按照本领域常规的方式进行。
在本发明中，所述焊接方法还包括在进行所述真空钎焊之前，将所述镍基合金表面和所述钎料分别进行预处理，所述预处理过程包括依次进行任选的打磨、任选的抛光、清洗和烘干。
在本发明中，所述打磨例如包括使用400#和/或800#的SiC砂纸进行粗磨。所述抛光例如使用1200#和/或2000#的SiC砂纸进行精磨。所述清洗例如包括超声波清洗机在惰性有机溶剂(如无水乙醇)环境下进行清洗，清洗60～90s。
本发明的焊接方法操作简单，环境友好，减少了焊后处理设备的费用，生产成本较低。
本发明第二方面提供了本发明所述的焊接方法焊接得到的包含镍基合金与钎料的焊接件。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。在下面的实施例和对比例中，所用到的待焊接的镍基合金均经过打磨、抛光、清洗和烘干的预处理，所用的钎料均经过清洗和烘干的预处理。打磨过程为使用400#、800#的SiC砂纸进行粗磨；抛光过程为使用1200#、2000#的SiC砂纸进行精磨；清洗过程为用超声波清洗机在无水乙醇环境下进行清洗80s。
在以下实施例和对比例中，使用的原料的成分表(单位：重量％)如表1所示，其中符号“-”表示不含或检出限以下。需要说明的是，本发明所列的合金的成分仅用来表示具体实施例，而不能够限制本发明的范围。由于合金型号对元素的要求为范围而非点值，因此本领域其他型号为IN718、IN738、IN600的合金，即便与表1中所列成分不完全相同，也能够达到跟本发明的实施例基本相当的效果。
表1
| 合金 | Ni | Cu | Ti | Cr | Co | W | Fe | C | B | Mo | Ta | Nb | Al | Ti | Si |
| IN718 | 余量 | - | - | 18 | 0.06 | - | 17.86 | 0.03 | 0.007 | 3.30 | 0.05 | 4.41 | 0.4 | 0.92 | 0.16 |
| IN738 | 余量 | - | - | 15.84 | 8.5 | 2.48 | 0.07 | 0.11 | 0.12 | 1.88 | 1.69 | 0.92 | 3.46 | 3.47 | - |
| IN600 | 余量 | - | - | 14.73 | - | - | 9.98 | 0.02 | 0.14 | - | - | 0.03 | 0.30 | 0.34 | 0.13 |
| A1 | 15 | 15 | 70 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| A2 | 13 | 13 | 74 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| A3 | 17 | 17 | 66 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| A4 | 20 | 20 | 60 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| A5 | 10 | 10 | 80 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
制备例1
制备Ti-15Cu-15Ni钎料薄带，记为A1。
(1)电弧熔炼工艺制备Ti-15Cu-15Ni合金块
按照14:3:3的重量比准备Ti、Cu和Ni单质金属，将Ti、Cu和Ni单质金属分别去除表面氧化膜、在丙酮和乙醇中反复清洗三遍、烘干后，按照低熔点在下、高熔点在上的顺序(即从上到下依次为Ti(1668℃)、Ni(1453℃)和Cu(1083℃))放入铜锅中；打开冷却水系统并将电弧熔炼炉真空系统启动，使真空度达到5×10-3Pa，充入高纯氩气；启动电磁搅拌装置和电弧熔炼装置，逐渐增大电流，使用电弧熔透单质材料；慢慢降低熔炼电流，确保冷却速度下降平稳，将冷却后的合金块翻转180°。重复上述过程三次。
(2)快冷甩带工艺制备Ti-15Cu-15Ni钎料薄带
将熔炼后所得到合金块切割成重量为8g的小块，放入相应的石墨试管中；打开冷却水系统并将真空系统启动，使真空度达到2×10-3Pa后充入高纯氩气；启动铜辊并使铜辊的转速达到45m/s，启动感应熔炼装置，打开喷气阀，把液态合金喷到高速旋转的铜辊上，将合金快冷，得到Ti-15Cu-15Ni薄带钎料，厚度为4mm。
制备例2
改变Ti、Cu和Ni的配比制备钛铜镍合金，记为A2。
按照制备例1的方法进行，唯一不同的是，Ti、Cu和Ni单质金属的重量比为74:13:13。
制备例3
改变Ti、Cu和Ni的配比制备钛铜镍合金钎料薄带，记为A3。
按照制备例1的方法进行，唯一不同的是，Ti、Cu和Ni单质金属的重量比为66:17:17。
制备例4
改变Ti、Cu和Ni的配比制备钛铜镍合金钎料薄带，记为A4。
按照制备例1的方法进行，唯一不同的是，Ti、Cu和Ni单质金属的重量比为60:20:20。
制备例5
改变Ti、Cu和Ni的配比制备钛铜镍合金钎料薄带，记为A5。
按照制备例1的方法进行，唯一不同的是，Ti、Cu和Ni单质金属的重量比为80:10:10。
实施例S1
将预处理过的两块IN718合金和制备得到的钎料薄带A1按照从上到下依次为IN718合金-钎料薄带-IN718合金的顺序摆放在石墨模具中。控制钎焊炉中的真空度为5×10-3Pa。按照如下六个阶段控制温度：
第一阶段：以10℃/min的速度升温至600℃的终点温度；
第二阶段：在600℃的恒温温度下保温15min；
第三阶段：以10℃/min的速率升温至1040℃的终点温度；
第四阶段：在1040℃的恒温温度下保温15min；
第五阶段：以5℃/min的速度降温至300℃的终点温度；
第六阶段：自然冷却至室温。
最终得到的焊接件记为S1。
实施例S2-S24
按照实施例1的方法进行，唯一不同的是，分别改变镍基合金、钎料薄带的材料、温度控制参数、真空度中的一个或多个参数，具体如表2所示，最终得到的焊接件分别记为S2-S24。表2中SS表示“升温速度”，单位为℃/min；DS表示“降温速度”，单位为℃/min；HW表示“恒温温度”，单位为“℃”；ZW表示“终点温度”，单位为“℃”；T表示时间，单位为min；真空度的单位为“×10-3Pa”。
表2
对比例D1
将预处理过的两块IN718合金和制备得到的钎料薄带A1按照从上到下依次为IN718合金-钎料薄带-IN718合金的顺序摆放在石墨模具中。控制钎焊炉中的真空度为5×10-3Pa。按照如下五个阶段控制温度：
第一阶段：以10℃/min的速度升温至600℃的终点温度；
第二阶段：在600℃的恒温温度下保温15min；
第三阶段：以10℃/min的速率升温至1040℃的终点温度；
第四阶段：在1040℃的恒温温度下保温15min；
第五阶段：自然冷却至室温。
最终得到的焊接件记为D1。
对比例D2
将预处理过的两块IN718合金和制备得到的钎料薄带A1按照从上到下依次为IN718合金-钎料薄带-IN718合金的顺序摆放在石墨模具中。控制钎焊炉中的真空度为5×10-3Pa。按照如下三个阶段控制温度：
第一阶段：以10℃/min的速率升温至1040℃的终点温度；
第二阶段：在1040℃的恒温温度下保温15min；
第三阶段：自然冷却至室温。
最终得到的焊接件记为D2。
对比例D3
将预处理过的两块IN718合金和制备得到的钎料薄带A1按照从上到下依次为IN718合金-钎料薄带-IN718合金的顺序摆放在石墨模具中。控制钎焊炉中的真空度为5×10-3Pa。按照如下八个阶段控制温度：
第一阶段：以10℃/min的速度升温至400℃的终点温度；
第二阶段：在400℃的恒温温度下保温15min；
第三阶段：以10℃/min的速度升温至600℃的终点温度；
第四阶段：在600℃的恒温温度下保温15min；
第五阶段：以10℃/min的速率升温至1040℃的终点温度；
第六阶段：在1040℃的恒温温度下保温15min；
第七阶段：以5℃/min的速度降温至300℃的终点温度；
第八阶段：自然冷却至室温。
最终得到的焊接件记为D3。
对比例D4
采用激光焊接的方法进行焊接，具体地，包括以下步骤：
将与实施例S1相同的两块IN718合金采用DC030型激光焊机(配备德国ROFIN公司生产的板条扩散式CO2气体激光器)进行激光对接焊接。采用采用单面焊接和双面成型技术，焊接工艺参数包括：激光功率为900W，速度为1400mm·min-1，散焦量为-1mm，保护气体的通入速度为0.6L·min-1。施焊时以氩气作为保护气体，同时对试板进行背保护。
最终得到的焊接件记为D4。
测试例
将上述实施例S1-S24和对比例D1-D4得到的焊接件进行剪切性能测试：
对钎焊所得的采用室温抗剪强度。检测设备为电子万能试验机，放置方式如图1所示。其抗剪强度按照式(1)进行计算：
τ＝F/S式(1)，
式中，
τ——抗剪强度(MPa)；
F——断裂载荷(N)；
S——焊接面积(mm2)，均为4mm×4mm＝16mm2。
将计算得到的τ记于表3中。
表3
| 编号 | τ(MPa) | 编号 | τ(MPa) | 编号 | τ(MPa) |
| S1 | 531 | S11 | 489 | S21 | 512 |
| S2 | 525 | S12 | 479 | S22 | 507 |
| S3 | 515 | S13 | 455 | S23 | 418 |
| S4 | 448 | S14 | 447 | S24 | 443 |
| S5 | 456 | S15 | 442 | D1 | 402 |
| S6 | 451 | S16 | 431 | D2 | 301 |
| S7 | 459 | S17 | 436 | D3 | 406 |
| S8 | 419 | S18 | 465 | D4 | 344 |
| S9 | 477 | S19 | 482 | ||
| S10 | 482 | S20 | 451 |
从表3可以看出，采用本发明的焊接方法焊接得到的焊接接头具有较高的剪切强度，显著高于对比例所得的焊接接头的剪切强度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种镍基合金的焊接方法，该焊接方法包括：将镍基合金通过真空钎焊的方式进行焊接；所述真空钎焊使用的钎料为钛铜镍合金；
所述真空钎焊的温度控制过程包括：第一阶段为以8-12℃/min的速度从室温升温至580-620℃，第二阶段为在580-620℃下保温10-20min，第三阶段为以8-12℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温5-25min，第五阶段为以3-7℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至280-320℃，第六阶段为自然冷却至室温；
其中，所述目标钎焊温度为1035-1045℃；
其中，所述镍基合金为IN718合金和/或IN738合金；
其中，所述钛铜镍合金中Ti的含量为60-80重量％，Ni的含量为10-20重量％，Cu的含量为10-20重量％；
其中，所述真空钎焊的条件还包括：钎焊炉中的真空度为3×10-3～7×10-3Pa。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其中，第一阶段为以9-11℃/min的速度从室温升温至590-610℃，第二阶段为在590-610℃下保温13-17min，第三阶段为以9-11℃/min的速度升温至目标钎焊温度，第四阶段为在所述目标钎焊温度下保温5-20min，第五阶段为以4-6℃/min的速度从所述目标钎焊温度降温至290-310℃，第六阶段为自然冷却至室温。
3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述镍基合金为IN718合金。
4.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述钛铜镍合金为非晶合金。
5.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述钛铜镍合金中Ti的含量为66-74重量％，Ni的含量为13-17重量％，Cu的含量为13-17重量％。
6.根据权利要求4所述的焊接方法，其中，所述钛铜镍合金为Ti-15Cu-15Ni合金，该Ti-15Cu-15Ni合金中Ti的含量为70重量％，Ni的含量为15重量％，Cu的含量为15重量％。
7.根据权利要求4所述的焊接方法，其中，所述钛铜镍合金通过电弧熔炼方法制备得到。
8.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述镍基合金为IN718合金，所述钛铜镍合金为Ti-15Cu-15Ni合金。
9.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述第四阶段为1035-1045℃下保温13-17min。
10.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述钎料以薄带的方式夹在待焊接的镍基合金的表面之间，薄带的厚度为3-5mm。
11.根据权利要求10所述的焊接方法，其中，所述薄带以快冷甩带的方法制备得到。
12.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其中，所述焊接方法还包括在进行所述真空钎焊之前，将所述镍基合金表面和所述钎料分别进行预处理，所述预处理过程包括依次进行任选的打磨、任选的抛光、清洗和烘干。
13.权利要求1-12中任意一项所述的焊接方法焊接得到的包含镍基合金与钎料的焊接件。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3652237A (en) * | 1968-03-27 | 1972-03-28 | Western Gold & Platinum Co | Composite brazing alloy of titanium, copper and nickel |
| CN106914673A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-04 | 中国石油大学(华东) | 一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法 |
| CN108031940A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-05-15 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种镍基高温合金的钎焊方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2138258B1 (de) * | 2008-06-23 | 2022-08-24 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Verfahren zum Löten mit mehrstufigem Temperaturprofil |
| CN102107307B (zh) * | 2009-12-23 | 2013-02-13 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 重型燃机蜂窝结构真空钎焊工艺方法 |
| CN103408317B (zh) * | 2013-07-24 | 2015-01-28 | 西北工业大学 | 一种c/c复合材料和镍基高温合金的高温钎焊连接方法 |
| CN103752972B (zh) * | 2014-01-15 | 2016-05-25 | 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 | 使用Ti-Cu-Ni-Zr钎料钎焊钛合金薄壁零件的方法 |
| CN107363432B (zh) * | 2017-08-31 | 2019-07-23 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种用于连接镍基高温合金的复合钎料及钎焊方法 |
-
2019
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3652237A (en) * | 1968-03-27 | 1972-03-28 | Western Gold & Platinum Co | Composite brazing alloy of titanium, copper and nickel |
| CN106914673A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-04 | 中国石油大学(华东) | 一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法 |
| CN108031940A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-05-15 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种镍基高温合金的钎焊方法 |
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