[发明专利]钛基非晶钎料制备方法及应用于连接TC4钛合金和304不锈钢

说明书

本发明涉及一种钛基非晶钎料、其制备过程和真空钎焊连接TC4钛合金和304不锈钢的方法。旨在解决钛基非晶钎料熔点高、TC4钛合金和304不锈钢连接时，焊接温度高、接头脆性大、强度较低的技术问题。本发明提供的钛基非晶钎料Ti₃₅Zr₃₅Ni₁₅Cu₁₅熔点低、采用钛基非晶钎料Ti₃₅Zr₃₅Ni₁₅Cu₁₅真空钎焊连接TC4钛合金和304不锈钢，钎焊温度低，钎料和母材中的元素相互扩散充分，钎焊接头强度高，为TC4钛合金和304不锈钢提供了有效合理的连接方法。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种钛基非晶钎料、其制备过程和真空钎焊连接TC4钛合金和304不锈钢的方法。

背景技术

TC4(Ti-6Al-4V)是性能非常优异的钛合金，其具有耐蚀性好、密度小、比强度高等优点，在航空航天、船舶、电子，医药等行业都得到广泛的应用。304不锈钢是一种常见的工业和生活材料，且成本较低。TC4的性能非常优异，但是TC4的价格较贵，不锈钢的成本较低，但是不锈钢的综合性能相对TC4较差。因此在许多情况下，需要将TC4钛合金和不锈钢连接起来，以充分发挥各自的优点。

由于钛合金的物理和化学性能与不锈钢相差很大，连接过程中由于母材元素的相互扩散，会形成一层较薄的脆性金属间化合物和碳化物，很容易造成接头脆断。当前，钛及钛合金和不锈钢的焊接方法主要包括摩擦焊、爆炸焊、扩散焊等。摩擦焊焊接钛合金和不锈钢，接头的冲击韧、塑性并不理想，焊后工件变形明显。爆炸焊连接钛和不锈钢的塑性较差，这是因为在界面处形成了Ti和Fe化合物及TiC等脆性相。采用扩散焊技术通过加中间过渡层的方法焊接钛和不锈钢，虽然可以减少接头中的脆性化合物，但是工作效率很低，工艺要求严格，加工精度难以控制，其应用有一定的局限性。

钎焊是采用某金属材料作为钎料，随后将母材和钎料整体加热到一定温度，加热过程中钎料熔化而母材不熔化，利用熔融的钎料与母材之间的润湿作用和相互扩散，从而形成稳定的接头达到连接母材的方法。真空钎焊可以避免试样遭到杂质气体的污染；另外，可通过改变钎焊工艺条件，提高接头的性能，达到更好的连接质量。钎焊时，首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污，以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。如何处理钎焊连接母材的接触面，对于钎焊接头连接质量的提高起着至关重要的作用。钎料是影响钎焊接头连接质量的重要因素，因为钎料的熔点和种类一定程度上决定钎焊温度和钎料对母材的润湿性。钎焊温度过高时，钎料和母材中的元素相互扩散形成的金属间化合物剧烈生长，导致钎焊接头脆性增大；钎料对母材的润湿性较差时，钎料和母材中的元素物理和化学冶金作用较差，钎焊接头连接困难、接头连接质量较差。通常情况下优选低熔点、对母材润湿性好的钎料进行钎焊。相同合金成分的非晶钎料相对于晶态钎料具有熔点低、对母材润湿性好、成分纯净等优点。在公开号为CN 104084710B的发明专利中，曾采用钛基非晶钎料真空钎焊TC4钛合金，但其只解决了TC4钛合金和TC4钛合金的连接。尝试采用低熔点钛基非晶钎料真空钎焊的方法连接TC4钛合金和304不锈钢对于工业的发展具有重大的意义。

发明内容