[发明专利]一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法

说明书

本发明公开了一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法，包括三个均匀化制造步骤：步骤一，将焊接试样装配好后放入真空炉中，加热到830～860℃，保温；再升温至1050～1100℃，保温；接着真空缓慢自冷到620～640℃；然后向炉中充氮气，同时启动真空炉的风机，使试样冷却到40～60℃；步骤二，将温度升高至1140～1160℃，保温，然后采用水淬冷却至室温；步骤三，再次将焊接试样温度升高至680～750℃，空冷至室温。通过三步均匀化制造工艺，消除了接头凝固区和扩散区硼化物，提升了钎焊接头高温强度，为提高板翅结构焊接接头强度奠定了基础，有利于实现在高温长周期可靠性运行，满足新时代更高温度和压力环境下服役的要求。

技术领域

本发明涉及一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法，属于焊接领域。

背景技术

板翅式换热器具有结构紧凑、传热效率高、轻巧而牢固、适应性强、经济性能好的特点，被广泛应用在石油化工、动力机械、原子能和国防工业等方面。铝制板翅式换热器承受压力和温度较低，因此，在高温、高压和具有腐蚀性介质的环境下，需要使用耐高温抗腐蚀性强的镍基高温合金来制造板翅式换热器。

板翅式换热器通过真空钎焊的方式制作而成，但是目前的钎焊接头强度尚不能满足新时代更高温度和压力环境下的长周期可靠性运行的要求，主要问题是：第一，接头强度和延性较差。尽管钎缝金属完全生成了固溶体组织，但高温下，失效位置依然位于钎缝，接头强度以及延性远低于母材，如何提高接头力学性能和延性成为亟待解决的问题。第二，接头中间区域B元素扩散不充分，生成脆性化合物，需要优化钎焊工艺，使得接头中间区域完全生成固溶体。针对上述难题，在接头中间区域实现完全等温凝固的基础上，需要采取有力的措施，进一步提升接头的力学性能。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种镍基材料钎焊接头成分与力学性能均匀化方法，包括以下步骤：

步骤一：将焊接试样装配好后放入真空炉中，先以13～16℃/分钟升温速率加热到830～860℃，保温30～40分钟；再以7～10℃/分钟升温速率升温至1050～1100℃，保温25_～40分钟；接着真空缓慢自冷到620～640℃；然后向真空炉中充氮气，同时启动真空炉的风机，使焊接试样冷却到40～60℃；

步骤二：将经步骤一处理后的焊接试样升温至1140～1160℃，保温11～12小时，后水淬冷却至室温；

步骤三：将经步骤二处理后的焊接试样再次升温至680～750℃，保温17～19小时，后空气冷却至室温。

优选的，所述焊接试样在装配前，先对焊接试样的基体部件表面进行打磨、抛光，然后依次经酸洗、碱洗、超声波热水清洗和丙酮清洗。

优选的，所述焊接试样由镍基高温合金材料制成，更加优选In718或In625。

优选的，在步骤一中，所述真空炉抽真空，真空度为1×10^-3Pa。

本发明的有益技术效果是：

本发明通过三步均匀化制造工艺，消除了接头中间区域和扩散区硼化物，使接头与母材化学成分均匀化，提高了接头与母材之间力学性能的匹配度，降低了残余应力，提升了钎焊接头高温强度，为实现板翅结构的高温长周期可靠运行奠定了基础，可满足新时代更高温度和压力环境下服役的要求。

附图说明

图1为焊接试样均匀化前后的接头区域分布图。

具体实施方式