[发明专利]纳米颗粒掺杂钛基钎料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米颗粒掺杂钛基钎料，其步骤包括按照所述质量百分数称取原料并将原料进行熔化得到熔融体，然后采用气雾水冷雾化制粉工艺对所述熔融体进行雾化制粉得到钛基钎料微粉，将所述钛基钎料微粉与Si₃N₄颗粒混合并进行真空球磨处理，得到纳米颗粒掺杂钛基钎料。本发明还提供一种由所述的制备方法制得的纳米颗粒掺杂钛基钎料，所述纳米颗粒掺杂钛基钎料中颗粒尺寸小于200目的颗粒占所述纳米颗粒掺杂钛基钎料质量百分数大于等于52.5%。所述纳米颗粒掺杂钛基钎料能增加钎料的填充性能，进而改善了钎焊层与TiAl合金基体间的润湿性和结合强度。

技术领域

本发明涉及钎焊材料技术领域，具体的说，涉及了一种纳米颗粒掺杂钛基钎料及其制备方法。

背景技术

TiAl合金作为一种轻质高温结构材料，可以代替目前航空航天及民用工业常用的镍基高温合金、耐热钢及钛合金。由于其具有优异的高温综合性能，特别适合制造先进发动机的压气机叶片和喷管中的相关部件。然而TiAl合金的本质脆性使其难于进行室温压力加工，从而限制了该合金的大范围应用。

实现TiAl合金自身及其与其他材料的可靠连接对于推进TiAl合金在航空航天领域的进一步应用有着重要的作用。目前TiAl合金连接以钎焊为主，但普遍存在着钎焊接头易形成微裂纹或钎缝中连续的银基等固溶体组织强度较低，且其与TiAl母材的线膨胀系数差异较大等缺陷，从而导致了钎焊接头强度不高

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

由鉴于此，本发明确有必要提供一种纳米颗粒掺杂钛基钎料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种制备纳米颗粒掺杂钛基钎料的方法，其步骤包括：

（1）称取原材料Cu粉、Zr粉以及中间合金Cu-Al、Cu-Ti和Cu-Ni，并称取平均颗粒尺寸为5 nm～35 nm的Si₃N₄颗粒，所述Si₃N₄颗粒占所述纳米颗粒掺杂钛基钎料总质量的3%～15.3%；

（2）将称取的Cu粉、Zr粉置于中频真空冶炼炉坩埚中在氩气保护下进行熔化，当完全溶化后加入称取的中间合金Cu-Al、Cu-Ti和Cu-Ni进行混合熔炼铜液，当铜液成分以质量百分数计为Al 7.0%～9.8%、Zr 11.2%～19.3%、Ti 42.3%～53.7%、Ni 3.0%～7.8%，其余为Cu时，得到熔融体；

（3）采用气雾水冷雾化制粉工艺对所述熔融体进行雾化制粉，得到钛基钎料微粉，然后向所述钛基钎料微粉中加入所述Si₃N₄颗粒并在真空条件下进行球磨混合10min～35min，制得纳米颗粒掺杂钛基钎料。

基于上述，所述步骤（3）中对所述熔融体进行雾化制粉时的雾化压力为0.7MPa～1.2MPa，雾化喷嘴直径为10mm～27mm。

需要说明的是，采用气雾水冷雾化制粉方法将所述熔融体进行雾化制粉过程中，所用到的制粉装置为该制粉通用的设备，包括盛料桶、冷取塔、喷嘴模具、浇口杯、中间包、高压管道和氩气瓶；所述盛料桶与所述冷取塔连通并且内部均盛有水，所述氩气瓶通过所述高压管道与所述喷嘴模具相连接，所述喷嘴模具包括上模具和下模具，所述上模具和所述下模具中部均开设有直径为10mm～27mm的雾化喷嘴，所述浇口杯与位于所述上模具表面的雾化喷嘴相连接，所述下模具上还设置有高压气体流通槽，该高压气体流通槽与位于所述下模具表面的雾化喷嘴相连接。