[发明专利]一种叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叠层复合材料的焊接工艺，尤其涉及一种叠层复合材料与不锈钢异种材料之间的钨极氩弧熔钎焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

由超级镍复层和NiCr合金基层通过真空等静压轧制和超塑性成形方法制成的叠层复合材料，具有良好的高温性能以及抗氧化、耐腐蚀性，可以应用于航空航天、能源动力、石油化工等领域。真空等静压轧制是在真空条件下通过控制压力保持恒定轧制压力的一种真空轧制方法。这种叠层复合材料利用厚度仅0.2mm～0.4mm的纯镍作韧化复层，具有很好的耐高温和抗疲劳性能。将这种叠层复合材料与其他材料连接形成复合结构能减轻构件的质量、发挥各自的性能，用于先进的动力设备部件具有独特的优势。

但是，实现叠层复合材料的焊接难度很大，使其应用受到限制。作为一种极具发展潜力的新型高温结构材料，焊接性问题是制约叠层复合材料整体加工性能和应用前景的主要障碍。因为含镍叠层复合材料熔焊时易形成低熔点物质，存在热裂纹敏感性；焊缝金属凝固时的组织偏析以及脆性相的析出，致使焊缝的塑性降低；而且叠层复合材料焊接时复层金属受热熔化易于局部脱离基层，致使基层熔合性差，阻碍了叠层复合材料的推广应用。

但是，在某些特定场合，受热部件仅有一部分结构经受特定的负荷、温度和介质的作用，另一端仍在常温低负荷下工作。这样不受热一端的叠层复合材料与不锈钢连接处即可采用熔钎焊技术来连接。目前，国内外文献中尚未见有关叠层复合材料与不锈钢异种材料之间氩弧熔钎焊技术的报道。

发明内容

针对现有叠层复合材料焊接技术的不足，本发明提出了一种简便易行、焊接效率高和适应性强的用于叠层复合材料与不锈钢的钨极氩弧熔钎焊方法。本发明的方法可获得无裂纹、界面结合良好的熔钎焊接头，适于叠层复合材料不受热一端的连接，特别是叠层复合材料与奥氏体不锈钢等异种材料的连接，钎缝具有良好的耐腐蚀性。

本发明所述叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法，步骤是：将接头处加工平整且尺寸规格相当的叠层复合板与奥氏体不锈钢板水平对接放置，装配间隙为0.2mm～0.5mm，采用钨极氩弧加热接头区，当温度达到600℃～800℃后在接头区添加钎剂，然后继续加热接头区；当其温度达到900℃以上时，添加铜基钎料并继续加热使之熔化，待熔化的液态钎料润湿铺展并渗入接头间隙后，逐渐向前移动钨极氩弧并重复如上过程，直至完成接头区焊缝的氩弧熔钎焊，形成完整的钎缝；

其中：

上述叠层复合板由厚度为0.2mm～0.4mm的纯镍复层与厚度为1.6mm～2.4mm的NiCr基层，通过真空等静压轧制和超塑性成形方法制成；

上述钨极氩弧熔钎焊的工艺参数为：电弧电压10～12V，熔钎焊电流60～90A，氩气流量6～12L/min；

上述钎剂是粉状硼砂(Na₂B₄O₇)、硼酸(H₃BO₃)和氟化钙(CaF₂)的混合物；其中，以质量分数计，硼砂为15％～25％，硼酸为70％～80％，氟化钙为5％；

上述铜基钎料是直径为2.0mm～2.5mm的Cu-Zn-Ni-Co合金系丝材，其成分以质量分数计为：Cu 46％～50％，Ni 9％～11％，Co 1.5％～2.5％，Si 0.1％～0.25％，P 0.25％，余为Zn。

上述叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法中，所述尺寸规格相当的叠层复合板与奥氏体不锈钢板接头处的加工采用机械加工或砂轮打磨方式，待焊接头处要求加工处理至出现金属光泽。

上述叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法中，所述奥氏体不锈钢优选厚度3mm的牌号为1Cr18Ni9Ti的奥氏体不锈钢。

上述叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法中，所述装配间隙优选为0.2mm～0.3mm。

上述叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法中，所述钨极氩弧熔钎焊的工艺参数优选：电弧电压10～11V，熔钎焊电流60～70A，氩气流量6～9L/min，采用直径2mm的钍钨电极，钨的质量分数为99.9％。

其中，所述钍钨电极端部为10°～15°角的尖锥形。

上述叠层复合材料与不锈钢的氩弧熔钎焊方法中，所述氩气纯度大于99.9％。