[发明专利]一种钎焊钨基粉末合金的Cu基非晶态钎料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钎焊钨基粉末合金的Cu基非晶态钎料及其制备方法，采用快速凝固技术制备箔状Cu基非晶态钎料，应用于钨基粉末合金之间及其与其他金属的钎焊，属于焊接与连接领域。所述钎料成分按质量百分比计(wt.％)：钛(Ti)：15‑25，镍(Ni)：5‑10，锆(Zr):7‑15，钒(V)：4‑12，锡(Sn)：4‑8，余量为铜(Cu)，采用快速凝固技术制备的箔状Cu基非晶态钎料在钨基粉末合金表面具有良好的润湿性，所得到的钎焊接头具有较高的热强性。该Cu基非晶态钎料成带性好，结构均匀，熔化温度适中，在钨基粉末合金表面的润湿面积达到200‑300mm²，钎焊接头室温剪切强度达到250‑400MPa，在400℃时测试剪切强度达到200‑350Mpa。

技术领域

本发明涉及到一种钎焊钨基粉末合金的Cu基非晶态钎料及其制备方法，采用快速凝固技术制备箔状Cu基非晶态钎料，应用于钨基粉末合金之间及其与其他金属的钎焊，属于焊接与连接领域。

背景技术

钨基粉末合金是一种以钨为硬质相，以镍、铜或镍、铁等为粘结相，采用粉末冶金精密成型工艺烧结制造的复合材料，具有高导热，高强度，高密度，高熔点，低热膨胀系数，优异抗蚀性、抗氧化性和抗冲击韧性等性能，常利用其高温性能制作耐高温和耐腐蚀结构件。采用粉末冶金精密成型工艺制造的钨基粉末合金其形状和尺寸大小会受到一定的限制，制造结构复杂的耐高温和耐腐蚀结构件难以一次成型，需要后序加工，分多次工艺完成，有些难以加工的部位往往通过后期焊接而成，尤其是钨基粉末合金与其他金属相互焊接在一起，更能充分发挥其高密度、高导热性和低膨胀系数等优异性能。随着钨基粉末合金部件的应用日益广泛，与之相关的钨基粉末合金部件之间以及与其它金属之间的焊接问题也显得越来越突出。

钨基粉末合金的物理、化学、工艺和力学性能与其他金属存在较大差异，尤其是内部存在孔隙，孔隙的数量、形态和分布将进一步影响材料的物理性能如导热性和线膨胀系数等，给焊接造成了很大困难。钨基粉末合金导热性极强，焊接要求采用能量密度高、焊接热输入量大、焊接速度快的高效焊接技术与工艺。钨基粉末合金线膨胀系数小，接头中会产生残余应力，降低接头的力学性能和抗热震性能。钨基粉末合金高温下化学活性强，300℃时表面失去光泽，500℃时表面氧化严重，焊接过程中接头极易氧化、氮化、吸氢，焊缝中的钨金属晶粒变粗大，焊接时要求采取保护措施。一些研究人员探索采用钨极惰性气体保护焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)、激光焊、摩擦焊、扩散焊和钎焊等工艺焊接钨基粉末合金材料。钨极惰性气体保护焊(TIG)和熔化极惰性气体保护焊(MIG)的功率密度较高，焊接过程中热输入量较大，熔化焊接时容易造成不熔合现象，焊接后热影响区宽，焊缝晶粒粗大，导致接头性能变差。激光焊接热量高度集中，接头中会产生较大的残余应力且只适于小型部件。摩擦焊和扩散焊受到设备、工艺和接头形式的限制只能焊接小型部件和结构简单部件。