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一種采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料連接Ti60與TiBw/TC4的方法

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一種采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料連接Ti60與TiBw/TC4的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合釬料的開(kāi)發(fā)并將其應(yīng)用于釬焊中實(shí)現(xiàn)釬焊接頭的高強(qiáng)度連接,具體地說(shuō)是一種采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料連接Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我們知道,相較于傳統(tǒng)釬料,復(fù)合釬料有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。其一,由于添加的增強(qiáng)相熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大,可以通過(guò)復(fù)合效應(yīng)起到增強(qiáng)釬料強(qiáng)度的作用;其二,在釬焊過(guò)程中增強(qiáng)相并不熔化,它在焊縫中形成具有毛細(xì)作用的框架結(jié)構(gòu),利于釬料潤(rùn)濕鋪展能力的提升;其三,由于添加相的熱膨脹系數(shù)一般較釬料低很多,所以添加相的加入能夠明顯地降低釬料體系的熱膨脹系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接頭中殘余熱應(yīng)力的緩解,提升接頭力學(xué)性能。
[0003]盡管復(fù)合釬料具有許多傳統(tǒng)釬料無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),但因顆粒或纖維狀的增強(qiáng)相在向釬料中添加前是已制備好的,最終接頭中增強(qiáng)相的尺寸將受最初粒度的限制,一般是微米級(jí)甚至毫米級(jí)。另外,還存在直接添加的增強(qiáng)相易在接頭中產(chǎn)生偏聚、增強(qiáng)相與基體之間不易潤(rùn)濕、生產(chǎn)成本較高等問(wèn)題。
[0004]原位自生技術(shù)是在釬焊過(guò)程中通過(guò)控制混合物粉末中元素與元素之間的化學(xué)反應(yīng)以及熔體的生長(zhǎng),原位生成增強(qiáng)相,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基體材料增強(qiáng)。由于反應(yīng)合成的增強(qiáng)相內(nèi)生于基體中,不僅增強(qiáng)相與基體之間具有較好的相容性,而且還避免了外加增強(qiáng)相的污染問(wèn)題和增強(qiáng)相與基體界面之間的化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題。并且原位自生增強(qiáng)相的尺寸可受釬焊工藝控制,在基體中的分布均勻。TiB晶須是一種可通過(guò)原位自生合成的非常具有前景的增強(qiáng)相,目前,關(guān)于其在釬焊中的應(yīng)用還較少,很具有研究?jī)r(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種工藝簡(jiǎn)單,采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料,實(shí)現(xiàn)Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料可靠連接的方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料連接Ti60與TiBw/TC4的方法,其特征在于步驟如下:
(一)、將Ti60和TiBw/TC4復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械加工,得到待連接的Ti60和TiBw/TC4復(fù)合材料;
(二)、將步驟(一)得到的待連接的Ti 60與Ti Bw/TC4復(fù)合材料的連接面采用砂紙打磨后拋光,再將Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接面放入丙酮溶液中超聲清洗5min?30min;
(三)、將TiZrNiCu+B復(fù)合釬料均勻鋪于待連接的Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接面之間,裝配成Ti60 /TiZrNiCu+B復(fù)合釬料/ TiBw/TC4復(fù)合材料依次疊加的裝配件;其中控制TiZrNiCu+B復(fù)合釬料粉層厚度為50?ΙΟΟμπι;所述TiZrNiCu+B復(fù)合釬料中B含量為0.5%?3%;
(四)將步驟(三)得到的裝配件放置在真空加熱爐中,抽真空,當(dāng)真空度達(dá)到(1.3?2.0)X10—5 Pa時(shí),再通電加熱,控制升溫速度為10~30°C/min,升溫至900°C~1060°C,然后保溫為Omin?30min,再冷卻,控制冷卻速度為3°C/min?10°C/min,冷卻至600°C后,再隨爐冷卻,即完成采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料對(duì)Ti60與TiBw/TC4的釬焊連接。
[0007 ] 進(jìn)一步,所述步驟(二)中超聲清洗的時(shí)間為15min。
[0008]進(jìn)一步,所述TiZrNiCu+B復(fù)合釬料中B含量為1%?2%。
[0009]進(jìn)一步,所述步驟(四沖真空加熱爐真空度到達(dá)1.5X 10—5 Pa時(shí),再通電加熱,控制升溫速度為10°C/min,升溫至940°C,保溫時(shí)間為lOmin,冷卻速度為5°C/min。
[0010]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案,能夠?qū)崿F(xiàn)Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料接頭的連接。首先,Ti與Zr、Ni和Cu等元素反應(yīng)形成化合物,實(shí)現(xiàn)冶金連接;其次,活性元素Ti與B在高溫下反應(yīng)生成了TiB晶須增強(qiáng)相,從一定程度上提高了接頭的力學(xué)性能,特別是釬料中添加B粉通過(guò)原位反應(yīng)生成增強(qiáng)相對(duì)釬縫起到增強(qiáng)作用。通過(guò)控制釬焊溫度(900°C~1060°C)和保溫時(shí)間(Omin?30min),實(shí)現(xiàn)對(duì)TiB合成量多少以及反應(yīng)層分布的控制,進(jìn)而控制釬焊接頭的顯微組織和力學(xué)性能,成功實(shí)現(xiàn)了 Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接,獲得的接頭完整致密,無(wú)裂紋等缺陷,經(jīng)測(cè)試,接頭的室溫平均剪切強(qiáng)度達(dá)到368.8MPa,本發(fā)明主要應(yīng)用于將較小尺寸或形狀簡(jiǎn)單的Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料零部件連接起來(lái),以獲得較大尺寸或形狀復(fù)雜的構(gòu)件,能有效提高釬焊接頭的抗剪切強(qiáng)度,具有極大的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】,還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0012]實(shí)施例1:
一種采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料連接Ti60與TiBw/TC4的方法,其步驟如下:
(一)、將Ti60和TiBw/TC4復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械加工,得到待連接的Ti60和TiBw/TC4復(fù)合材料;
(二)、將步驟(一)得到的待連接的Ti 60與Ti Bw/TC4復(fù)合材料的連接面采用砂紙打磨后拋光,再將Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接面放入丙酮溶液中超聲清洗5min;
(三)、將TiZrNiCu+B復(fù)合釬料均勻鋪于待連接的Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接面之間,裝配成Ti60 /TiZrNiCu+B復(fù)合釬料/ TiBw/TC4復(fù)合材料依次疊加的裝配件;其中控制TiZrNiCu+B復(fù)合釬料粉層厚度為50μπι;所述TiZrNiCu+B復(fù)合釬料中B含量為0.5%;
(四)將步驟(三)得到的裝配件放置在真空加熱爐中,抽真空,當(dāng)真空度達(dá)到(1.3?2.0)X 10—5 Pa時(shí),再通電加熱,控制升溫速度為30°C/min,升溫至900°C,然后保溫為30min,再冷卻,控制冷卻速度為10°C/min,冷卻至600°C后,再隨爐冷卻,即完成采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料對(duì)T i 60與T i Bw/TC4的釬焊連接。
[0013]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料接頭的連接,通過(guò)控制釬焊溫度和保溫時(shí)間,實(shí)現(xiàn)對(duì)TiB晶須狀增強(qiáng)相合成量多少以及反應(yīng)層分布的控制,進(jìn)而控制釬焊接頭的顯微組織和性能,成功實(shí)現(xiàn)了 Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接。
[0014]實(shí)施例2:
一種采用TiZrNiCu+B復(fù)合釬料連接Ti60與TiBw/TC4的方法,其步驟如下:
(一)、將Ti60和TiBw/TC4復(fù)合材料進(jìn)行機(jī)械加工,得到待連接的Ti60和TiBw/TC4復(fù)合材料;
(二)、將步驟(一)得到的待連接的Ti 60與Ti Bw/TC4復(fù)合材料的連接面采用砂紙打磨后拋光,再將Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接面放入丙酮溶液中超聲清洗30min;
(三)、將TiZrNiCu+B復(fù)合釬料均勻鋪于待連接的Ti60與TiBw/TC4復(fù)合材料的連接
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