[发明专利]一种钼基石墨的真空焊接方法

说明书

本发明公开了一种钼基石墨的真空焊接方法，该方法包括以下步骤：一、将TZM合金粉末和造孔剂混匀得混合料；二、将TZM合金粉末装填后再装填混合料并压制得压制坯料；三、将压制坯料脱脂和预烧结得预烧结坯料；四、将石墨件待焊表面喷砂处理得具有待焊接石墨件；五：将待焊接石墨件、钎料层和预烧结坯料叠放后进行真空热压焊接得钼基石墨。本发明在预烧结坯料中引入多孔层，利用多孔层与钎料在高温下互相扩散形成固溶体或共晶体，使钎料生成液相与TZM形成固溶体，提高了钎料层与预烧结坯料的结合强度，同时通过石墨件待焊表面的喷砂层与钎料层互相扩散形成碳化物，提高了石墨件与钎料层的结合强度，提高了TZM层与石墨层的结合强度。

技术领域

本发明属于异质材料焊接技术领域，具体涉及一种钼基石墨的真空焊接方法。

背景技术

TZM合金是通过向钼中添加Ti和Zr合金元素而制成的高温合金。TZM合金具有再结晶温度高，小的热膨胀系数和导热性，良好的机加性能、耐腐蚀性和热力学稳定性，广泛应用于核聚变设备的壁材，高温热场材料，电真空元件材料，X射线管支撑靶板材料等。石墨是碳的六方结晶形态，作为低原子量材料，具有密度小、散热能力强及高温力学性能稳定等特点，被誉为理想的高温散热材料。基于钼合金和石墨均具有高熔点、良好的导热导电性能，钼合金和石墨的焊接复合材料部件已广泛应用于核聚变反应堆材料，工业和医疗CT机阳极靶等。

在钼及其合金和石墨连接技术方面，国内很多学者做了大量的研究。专利CN102240836B《钼和石墨真空钎焊方法》通过电火花加工增加比表面积的方法进行真空加压焊接，此方法实际生产操作比较复杂，不适于大批量生产。专利CN101290852B《一种大功率X线管用WMo石墨复合阳极靶材的制备方法》以及文献《医用CT机X射线管W/Mo/石墨阳极靶材的研究》(高丽娜.医用CT机X射线管W/Mo/石墨阳极靶材的研究[D].西安：西安理工大学，2009)和《钼/石墨复合连接特性研究》(温亚辉.钼/石墨复合连接特性研究[D].西安：西安理工大学，2012)均通过粉末冶金的方法制备出WMo和TiNiCr粘结剂层的复合生坯，然后与石墨复合压坯真空热压烧结，此方法制备的产品收缩量较大，气体挥发量较大，成品率较低。专利CN105397264A《一种钼与石墨真空热压扩散焊接方法》利用热压技术，形成焊接过渡层，最终形成钼与石墨的有效连接；文献《石墨与钼合金钎焊材料与钎焊工艺的研究》(熊国刚.石墨与钼合金钎焊材料与钎焊工艺的研究[D].成都：四川大学，2004)一文主要就三种焊料即Ti-Si钎料、Zr钎料和Ti钎料对石墨和TZM的焊接工艺和接头的焊接性能展开了研究。文献《钼与石墨的扩散焊接》(吴爱萍，邹贵生，马雪梅等.钼与石墨的扩散焊接[J].稀有金属材料与工程，2006,(9)：1492-1495)研究了钼与石墨无中间层直接扩散焊接时接头的界面结构与接头性能，并研究了以箔状和粉状钛和镍为中间层材料时接头的组织和性能的变化。上述方法所涉及到的钼及其合金与石墨焊接方法，均以不同添加元素、不同钎料层数、不同添加形式，包括粉、箔、镀层等进行钎焊，这种工艺缺点是钼层需要烧结制备，制备工艺复杂，成本较高，结合层结合强度较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钼基石墨的真空焊接方法。该方法在预烧结坯料中引入多孔层，利用多孔层与钎料在高温下互相扩散形成固溶体或共晶体，使钎料生成液相填充在多孔层的空隙处并与TZM再次形成固溶体，提高了钎料层与预烧结坯料的结合强度，同时通过石墨件待焊表面的喷砂层与钎料层互相扩散形成碳化物，提高了石墨件与钎料层的结合强度，进而提高了TZM层与石墨层的结合强度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钼基石墨的真空焊接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、混粉：将TZM合金粉末和造孔剂混合均匀，得到混合料；