[发明专利]一种高温强度优良的钢-铌连接方法

说明书

一种高温强度优良的钢‑铌连接方法，用于解决现有钢‑铌焊接方法接头高温强度低，无法应用于高温环境的问题。首先将中间层预置于钢板与铌板之间，组成待焊件；然后采用双道焊工艺进行焊接：第一道激光束作用于钢‑铜对接面处；第二道激光束作用于铌‑铜对接面处；第一次焊接与第二次焊接时间间隔为0.5～2min，其中，所述中间层为铜或铝白铜。利用本发明的方法焊后高温拉伸试验显示断裂发生于铌母材处，表明焊缝的高温强度高于铌母材的高温强度。本发明适用于在高温环境中工作的钢‑铌复合构件的制造。

技术领域

本发明属于异种金属焊接领域，具体涉及一种钢-铌激光焊缝第二相强化的实现方法。本申请要求申请人于2017年5月4日申请的中国专利《一种高强度钢-铌连接方法》的优先权，申请号为2017103109885，并将其全文引入到本专利中。

背景技术

钢-铌复合焊接结构可以提高航空发动机工作温度、减轻其重量，使航空发动机具有更高的推重比，在航空航天领域具有广阔的应用前景。但是由于钢和铌的热物理性能和冶金性能差异极大，导致钢-铌焊接接头强度，特别是高温强度极低，甚至在焊后即产生裂纹。因此获得高温强度优良的钢-铌焊接接头是促进钢-铌复合焊接结构在航空航天工业中推广应用的关键工艺环节。目前国内外解决这一问题的合理方法尚未见报道。

激光焊具有热输入小、焊接能量和加热位置精确可控等特点，是当前异种金属焊接的主要方法之一。因此本专利将采用激光焊焊接钢与铌，通过预置铝白铜中间层对焊缝组织进行冶金调控，从过饱和固溶体中沉淀析出弥散的强化相，从而显著提高接头的热强性，获得高温强度优良的钢-铌激光焊接接头，促进钢-铌复合焊接结构在航空航天工业中的推广应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有钢-铌焊接接头高温强度低的问题，提供一种高温强度优良的钢-铌连接方法。

当不锈钢板与铌板的厚度为2mm，铜片的厚度为1.5mm时，本发明的目的是通过下述步骤实现的：

(1)将不锈钢板与铌板、铜片先用80#耐水砂纸打磨表面以去除表面氧化膜和油污，再用脱脂棉分别蘸取丙酮和酒精清洗试件表面，确保材料表面清洁没有污染；

(2)将铜片作为中间层预置于钢板与铌板之间，即得到由不锈钢—铜—铌组成的待焊件；

(3)将待焊件在两端夹紧固定，使钢-铜、铜-铌界面的间隙均小于0.15mm。再用压板压在待焊件上表面边缘，以防止待焊件在焊接过程中发生翘曲变形。然后采用双道焊工艺进行焊接：第一道激光束作用于钢-铜对接面处；第二道激光束作用于铌-铜对接面处；焊接主保护气为氩气，保护气流量为10L/min～13L/min，背保护气也为氩气，保护气流量为8L/min～10L/min；第一次焊接与第二次焊接时间间隔为0.5～2min；经过上述步骤即实现了钢-铌焊缝的第二相强化，获得了高温强度优良的钢-铌焊接接头。

附图说明

图1是待焊件示意图；

图2是激光束作用位置示意图；

图3是实施方式一的焊接接头断裂位置；

图4是实施方式二的焊接接头断裂位置；

图5是实施方式三的焊接接头断裂位置；

图6是实施方式四的焊接接头断裂位置；

图7是实施方式五的焊接接头断裂位置；

图8是实施方式六的焊接接头断裂位置；

图1和图2中1表示不锈钢，2表示铌，3表示铜；图2中4表示第一道激光束，5表示第二道激光束。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。