[发明专利]适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎焊钎料及其制备方法和钎焊方法

说明书

本发明公开了一种适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎料及其制备方法和钎焊方法，钎料包括以下重量百分比的化学成分：Ni：12%～15%；Cu：15%～18%；Zr：9%～12%，Be：≤0.5%，余量为Ti。钎料的制备方法为：备料；真空冶炼；压力甩带。利用上述钎料的钎焊方法为：零件焊前处理；钎焊：钎焊温度为910℃～930℃，保温时间0.5h～1h，钎焊后进行冷却。本发明提供的钎料兼顾熔点和扩散能力，提高钎焊接头的强度，尤其是钎焊接头界面的剪切强度，以有效保证钎焊界面的可靠连接；另外兼顾钎料的润湿性，满足钎料钎焊蜂窝薄壁结构时爬升高度的问题，可满足目前25mm高的蜂窝结构的钎焊需求。

技术领域

本发明涉及钎焊技术领域，更具体地说，它涉及一种适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎焊钎料及其制备方法和钎焊方法。

背景技术

随着航空航天飞行器飞行速度的不断提高以及整体结构轻量化的迫切需要，对于航空航天飞行器的结构材料性能提出了更高的要求，高性能、高承载、高严酷服役环境下的壁板、弹翼、舵翼、尾翼等产品逐步由原来的铝合金更换为高性能的钛合金。零件的成形方式也由原来的铆接、粘接、氩弧焊焊接改为超塑成形/扩散连接、钎焊、电子束焊接等。

钎焊技术，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法，尤其是钛合金的高温钎焊技术作为现代化的制造手段，在蜂窝壁板结构、多焊道中空冷却结构上具有绝对的技术优势。钎焊材料(以下简称钎料)是钎焊过程的重要材料，目前，钛合金的钎料大致可分为五类：Ag基、Al基、Pd基、Ti基和Ti～Zr基钎料。Ag基和Al基钎料的钎焊界面的抗腐蚀性能较差；Pd基钎料使用温度在1000℃以上，高于钛合金的相变温度导致钛合金性能降低；Ti基和Ti～Zr基钎料的使用温度(在830℃～940℃范围)适中，并可获得组织类型与钛合金接近的钎焊界面，因此，目前广泛采用Ti基和Ti～Zr基钎料作为钛合金钎焊时的钎料。但是在钎焊钛合金薄壁蜂窝结构的零件时，钎焊温度较高，钎焊时间长，导致钎焊时扩散区过大，蜂窝壁板被溶蚀，导致钎焊界面的性能，尤其是钎焊界面的剪切性能大大降低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎焊钎料，其优点是兼顾钎料的熔点和扩散能力，避免长时间钎焊保温过程中蜂窝箔材过度溶蚀，从而提高钎焊接头的强度，尤其是钎焊接头界面的剪切强度，以有效保证钎焊界面的可靠连接；另外兼顾钎料的润湿性，适当增加了元素Be，满足钎料钎焊蜂窝薄壁结构时爬升高度的问题，可满足目前25mm高的蜂窝结构的钎焊需求。

本发明的第二个目的在于提供一种适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎焊钎料制备方法，其优点是工艺简单，易于实现工业化生产。

本发明的第三个目的在于提供一种适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎焊钎料的钎焊方法，其具有可满足目前25mm高的蜂窝结构的钎焊需求的优点。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案，一种适用于TC4钛合金薄壁蜂窝结构的钎焊钎料，包括以下重量百分比的化学成分：Ni：12％～15％；Cu：15％～18％；Zr：9％～12％；Be：≤0.5％；余量为Ti。