CN110587177A - 一种用于钎接Ta1/0Cr18Ni9的非晶态钎料及制备方法 - Google Patents

一种用于钎接Ta1/0Cr18Ni9的非晶态钎料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明设计了一种用于钎接钽/钢的非晶态钎料，由以下组分按照质量百分比组成，Ti为35%~40%，Zr为35%~40%，Cu为10%~20%，Co为5~10%，总计为100%。同时本发明还公开了一种有关该钎料的制备方法。本发明的非晶态钎料，具有优良的力学性能及耐腐蚀性能，在焊接试验中钎料与母材的润湿性好，得到的接头有效抑制了金属间脆性化合物的产生，接头性能较好，钎焊工艺操作简单，易于实现自动化，便于工程推广。

Description

一种用于钎接Ta1/0Cr18Ni9的非晶态钎料及制备方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种应用于钎焊Ta1/0Cr18Ni9的非晶态钎料，本发明同时还涉及一种该钎料的制备方法。
背景技术
钽和钽合金具有高密度、高熔点、耐蚀性极强、高温强度优异、良好的加工性、可焊性、优异的动态力学性能等特点，在电子、化工、航空航天、武器系统等领域得到了广泛的应用。工程中常用钽-钢复合结构，既能充分发挥基层和覆层各自材料的优点，也是节约贵金属最好的途径。但是，其制备及使用过程不可避免地涉及到了钽与钢的焊接问题。
目前，国内外关于钽钢焊接的方法有电子束焊、爆炸焊、氩弧焊等。钽为难熔金属，在熔焊过程中钽未熔化而钢早已熔化，熔池发生偏移，影响接头质量；同时，钽与钢在物化参数存在较大的差异，焊接时易产生大量的金属间脆性化合物，如：Fe2Ta、TaC等，使接头力学性能下降。
为实现钽/钢的有效连接，一是要避免母材的熔化，故采用钎焊方法；二是要设计出合适的钎料，抑制脆性金属间化合物的产生，提高接头的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于钎接Ta1/0Cr18Ni9的非晶态钎料，解决因脆性金属间化合物的产生导致的接头性能低劣的问题，同时提供了该钎料的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种用于钎焊钽/钢的非晶态钎料，选择Ti-Zr基钎料，加入Cu、Co与其形成钎料母合金，各组分按照以下质量百分比组成：Ti为35％～40％，Zr为35％～40％，Cu为10％～20％，Co为5～10％，总计为100％。
本发明采用的另一技术方案是一种关于该钎料的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤一、利用WK-Ⅱ型真空电弧炉熔配钎料母合金。按照质量百分比称量Ti为35％～40％，Zr为35％～40％，Cu为10％～20％，Co为5～10％，总计为100％。各组分均使用纯度达到99.99％的高纯金属，在电弧炉中熔配得到钎料母合金锭。
步骤二、应用单辊快速凝固装置，将辊轮线速度控制在5-7m/s，将步骤一得到的钎料母合金锭制备成合金箔材，所制备得到的合金箔材厚度为80～150μm，宽5～10mm，长0.2～0.8m。即获得该钎料。
本发明的有益效果是该非晶态钎料具有良好的力学性能以及耐蚀性，不易形成脆性金属间化合物相，易于获得高性能接头。试验证明，该钎料与母材的润湿性好，得到的接头有效抑制了金属间脆性化合物的产生，接头性能较好，钎焊工艺操作简单，易于实现自动化，便于工程推广。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明用于钎焊钽/的非晶态钎料，由以下组分按照质量百分比组成：Ti为35％～40％，Zr为35％～40％，Cu为10％～20％，Co为5～10％，总计为100％。各元素主要作用为：Ti与Ta无限互溶，且原子半径相差较小，可促进钎料与钽侧有效结合；Zr与Ta固溶性较好且有助于提高钎料非晶形核能力；Cu在Ti-Zr基钎料中起固溶强化作用，Co可提高钎料流动性及润湿性。钎料中各元素与母材的主要成分在元素周期表中的位置较接近，互溶性较好，因此所设计钎料可对母材形成较好润湿。
经过钎焊过程，形成的焊缝金属由Ti-Ta-Zr-Cu-Co-Cr多主元合金组成，属于高熵合金，其具有的高熵效应可以有效抑制金属间化合物的产生，倾向于形成固溶体，得到性能较高的钎焊钽/钢接头。
本发明得到的钎料的制备方法按照以下方法实施:
步骤一、利用WK-Ⅱ型真空电弧炉熔配钎料母合金。按照质量百分比称量Ti为35％～40％，Zr为35％～40％，Cu为10％～20％，Co为5～10％，总计为100％。各组分均使用纯度达到99.99％的高纯金属，在电弧炉中熔配得到钎料母合金锭。
步骤二、应用单辊快速凝固装置，将辊轮线速度控制在5～7m/s，将步骤一得到的钎料母合金锭制备成合金箔材，所制备得到的合金箔材厚度为80～150μm，宽5～10mm，长0.2～0.8m。即获得该钎料。
表1为本发明的3个实施例的钎料组分含量表。
表1本发明的高熵中间层合金实施例1～3中的各组分含量表
组分含量(wt％) Ti Zr Cu Co
实施例1 35 50 10 5
实施例2 35 42.5 15 7.5
实施例3 37.5 37.5 15 10
实施例1
按照上述钎料的制备方法，依照表1中列举的钎料实施例1的数据选取各组分元素及含量，将辊面线速度控制在5～7m/s，制备出厚约130μm，宽约5mm，长约0.5m的Ti35Zr50Cu10Co5钎料箔材。应用该钎料箔材，在钎接电流12A、加热时间10s，保温时间30s的工艺参数下，进行高频感应钎焊钽/钢，获得钎焊接头剪切强度约为41MPa。
实施例2
按照上述钎料的制备方法，依照表1中列举的钎料实施例2的数据选取各组分元素及含量，将辊面线速度控制在5～7m/s，制备出厚约130μm，宽约5mm，长约0.5m的Ti35Zr42.5Cu15Co7.5钎料箔材。应用该钎料箔材，在钎接电流12A、加热时间10s，保温时间30s的工艺参数下，进行高频感应钎焊钽/钢，获得钎焊接头剪切强度约为44.1Mpa。
实施例3
按照上述钎料的制备方法，依照表1中列举的钎料实施例3的数据选取各组分元素及含量，将辊面线速度控制在5～7m/s，制备出厚约130μm，宽约5mm，长约0.5m的Ti37.5Zr37.5Cu15Co10钎料箔材。应用该钎料箔材，在钎接电流11A、加热时间10s，保温时间25s的工艺参数下，进行高频感应钎焊钽/钢，获得钎焊接头剪切强度约为45Mpa。

Claims (2)

1.一种用于钎接钽/钢的非晶态钎料，其特征在于，由以下组分按照质量百分比组成，Ti为35%~40%，Zr为35%~40%，Cu为10%~20%，Co为5~10%，总计为100%。
2.一种根据权利要求1所述的非晶态钎料的制备方法，其特征在于，按照以下要步骤实施:
步骤一、利用WK-Ⅱ型真空电弧炉熔配钎料母合金；按照质量百分比称量Ti为35%~40%，Zr为35%~40%，Cu为10%~20%，Co为5~10%，总计为100%；各组分均使用纯度达到99.99%的高纯金属；
步骤二、应用单辊快速凝固装置，将辊轮线速度控制在5~7m/s，将步骤一得到的钎料母合金锭制备成合金箔材，所制备得到的合金箔材厚度为80~150μm，宽5~10mm，长0.2~0.8m，即获得该钎料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113122764A (zh) * 2021-03-19 2021-07-16 西安理工大学 一种CuCrFeCoNixTi高熵合金薄带的制备方法

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