[发明专利]一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料及其制备方法。

背景技术

TiAl基金属间化合物合金具有密度小(约为3.8g/cm³)，比强度和弹性模量高、高温力学性能和抗氧化性能优异等特点，被认为是一种理想的、具有广阔应用前景的新型高温结构材料。然而TiAl合金的本质硬脆性使其难于进行室温塑性成形甚至切削加工，从而限制了TiAl合金的应用范围。为了拓展和深化TiAI基合金的应用，解决连接问题显得尤为重要。目前，TiAl合金的连接方法主要有熔化焊、摩擦焊、扩散连接和钎焊等。熔化焊连接TiAl合金时，不可避免的会产生裂纹和高残余热应力，极难获得高性能接头。摩擦焊和扩散连接则因相应设备成本较高，且对TiAl工件几何尺寸和表面精度要求也较高，以致在TiAl合金连接中的应用受到了明显限制。与其他连接方法相比，钎焊具有连接温度低、残余应力小、接头设计灵活、热影响小、设备成本低、接头连接效果好等优点，因而被认为是一种较为适合连接TiAl合金的方法。

钎焊TiAl合金常用的钎料主要有Ag基、Al基和Ti基合金。采用Ag基钎料钎焊TiAl合金时，可获得较高的室温接头强度。R.K.Shiue等人于2003年第51期《Acta Materialia》上发表的文章“Infrared brazing of TiAl intermetallic using BAg-8braze alloy”中采用Ag-Cu共晶钎料BAg-8感应钎焊Ti50Al50，经950℃、保温60s钎焊获得的接头的最大抗剪强度达到了343MPa，然而一旦环境温度超过400℃，接头的抗剪强度急剧下降。而且Ag基钎料钎焊接头的抗氧化性能也较差。显然，采用Ag基钎料钎焊难以充分发挥TiAl合金的高温特性。Al基钎料虽然钎焊温度低，但钎焊TiAl合金时容易生成稳定的脆性Ti₃Al界面反应层，并且该反应层在焊后很难采用热处理的办法去除，以致接头力学性能非常差。R.K.Shiue等人于2003年第11期《Intermetallics》上发表的文章“Infrared brazing of TiAl using Al-based braze alloys”中采用纯Al和BAlSi-4钎料对Ti50Al50进行感应钎焊，结果显示，采用纯铝钎焊TiAl的接头强度极低，采用BAlSi-4钎焊时接头的最大抗剪强度得到了明显提高，但也只有86.2MPa。Ti基钎料因其主组元与母材TiAl合金相同，因而钎焊时具有良好的润湿性，获得的接头结合牢固，室温和高温力学性能优异，而且其钎焊接头耐蚀性好。S.J.Lee等人于1999年第7期《Intermetallics》上发表的文章“Infrared joining strength and interfacial microstructures of Ti-48Al-2Nb-2Cr intermetallics using Ti-15Cu-15Ni foil”中采用50μm厚的Ti-15Cu-15Ni箔材对Ti-48Al-2Nb-2Cr进行红外感应钎焊，经1200℃钎焊42s获得的接头抗剪强度达到了320MPa。哈尔滨工业大学的宋晓国等人于2012年第22期《Intermetallics》上发表的文章“Brazing high Nb containing TiAl alloy using TiNi-Nb eutectic braze alloy”中采用Ti40Ni40Nb20合金钎料对Ti-45Al-5Nb-(W,B.Y)合金进行真空钎焊，当钎焊温度在1160～1260℃范围内时，获得了较优良的钎焊接头，接头室温和600℃时的抗剪强度分别达到了308MPa和172MPa。虽然采用上述研发的Ti基钎料钎焊TiAl合金可获得较高力学性能的接头，但钎焊温度较高，难以满足某些对钎焊温度要求较为苛刻的TiAl零部件的钎焊，而且钎焊温度高易生成较厚的金属间化合物并会增大对母材的溶蚀程度。因此，有必要研制一种低熔点(≤900℃)、低成本、制造工艺性能好、钎焊TiAl时接头综合性能优异的Ti基钎料。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料。

本发明的另一目的在于提供上述Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：