用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料，由以下組分按照質(zhì)量百分比組成：Cr為6.0％～9.0％，Si為5.0％～9.0％，F(xiàn)e為3.0％～6.0％，Zr為5.0％～9.0％，B為2.5％～4.5％，其余為Ni，總計(jì)為100％。本發(fā)明還公開(kāi)了該種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料的制備方法。本發(fā)明的非晶態(tài)高熵合金釬料，具有優(yōu)良的強(qiáng)度、韌性及耐蝕性能，不易形成脆性金屬間化合物相，易于獲得高性能鉭/鋼釬接接頭；該高性能非晶合金釬料與異質(zhì)母材的潤(rùn)濕性好，釬焊操作工藝簡(jiǎn)單，方便高效，對(duì)釬焊工藝適應(yīng)性好，過(guò)程易于掌控及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便于工程推廣。
【專利說(shuō)明】用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬 料，本發(fā)明還涉及該種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉭金屬具有優(yōu)異的高溫性能、極高的抗腐蝕性、較高的延展性，在化工、電子、醫(yī)療 和原子能工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但作為稀貴金屬，鉭常以鋼結(jié)構(gòu)襯里的形式使用。這種鉭 包覆鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)兼具鉭與鋼的性能優(yōu)勢(shì)，但其制備及使用過(guò)程不可避免地涉及到鉭與鋼的 焊接問(wèn)題。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于鉭/鋼的焊接方法有電子束焊、氬弧焊、氦弧焊等。鉭為難熔金 屬，在上述熔焊過(guò)程中鉭未熔化而鋼早已熔化，致使焊接熔池偏移，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量；同 時(shí)，鉭與鋼相熔性差，在焊接接頭產(chǎn)生大量的Fe2Ta、TaC等脆性金屬間化合物，導(dǎo)致接頭力 學(xué)性能下降。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)鉭/鋼的有效焊接，一則需要避免熔化焊而采用釬焊方法，提高焊接質(zhì) 量；二則需要選擇合適的焊接材料，抑制脆性金屬間化合物，提升接頭性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料，解決了現(xiàn)有技 術(shù)中的焊接方法易形成硬脆的金屬間化合物導(dǎo)致開(kāi)裂，不易于獲得高性能制件的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提供一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料的制備方 法。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料，由以下 組分按照質(zhì)量百分比組成：Cr為6. 0%?9. 0%，Si為5. 0%?9. 0%，F(xiàn)e為3. 0%?6. 0%， Zr為5. 0%?9. 0%，B為2. 5%?4. 5%，其余為Ni，總計(jì)為100%。
[0009] 本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是，一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料的制 備方法，按照以下步驟實(shí)施：
[0010] 步驟1、利用超高真空電弧爐熔配母合金：
[0011] 按照質(zhì)量百分比稱量以下組分：Cr為6. 0%?9. 0%，Si為5. 0%?9. 0%，F(xiàn)e為 3. 0%?6. 0%，Zr為5. 0%?9· 0%，B為2. 5%?4. 5%，其余為Ni，總計(jì)為100%，各組分 均為高純金屬，在超高真空電弧爐中熔配得到母合金；
[0012] 步驟2、將熔制好的母合金利用高頻感應(yīng)加熱重新熔化，應(yīng)用單輥急冷快速凝固裝 置制備成厚度為50 μ m?80 μ m，寬為6mm?8mm，長(zhǎng)為Im?2m的非晶態(tài)高商合金箔材，即 成。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是，該高性能非晶態(tài)高熵合金釬料具有優(yōu)良的強(qiáng)度、韌性及耐 蝕性能，不易形成脆性金屬間化合物相，易于獲得高性能鉭/鋼釬接接頭；該高性能非晶合 金釬料與異質(zhì)母材的潤(rùn)濕性好，釬焊操作工藝簡(jiǎn)單，方便高效，對(duì)釬焊工藝適應(yīng)性好，過(guò)程 易于掌控及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，便于工程推廣。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015] 本發(fā)明用于釬焊鉭與鋼的非晶釬料，由以下組分按照質(zhì)量百分比組成：Cr為 6.0%?9.0%，Si*5.0%?9.0%，F(xiàn)eS3.0%?6.0%，ZrS5.0%?9.0%，B*2.5%? 4. 5%，其余為Ni，總計(jì)為100%。
[0016] 在本發(fā)明的釬料成分中，對(duì)各化學(xué)元素的組成及含量限定理由分別敘述如下：
[0017] 為了提高鉭與鋼釬接接頭的力學(xué)性能，需要獲得釬縫金屬的化學(xué)成分處在形成 高熵合金的主元含量范圍。針對(duì)具體待焊母材金屬鉭與鋼的成分特點(diǎn)，合金主元選擇 Ni-Fe-Si-Zr-Cr五元合金。主要原因有四點(diǎn)：①釬焊過(guò)程中母材的熔化以及近縫區(qū)母材 向熔池中的溶解不可避免，為預(yù)防焊縫產(chǎn)生脆性金屬間化合物，焊縫目標(biāo)成分中須含有Fe ; ②Zr與Ni與活性金屬Ta具有很好的相容性，用之可有效抑制脆性金屬間化合物產(chǎn)生；③ 通過(guò)在釬料中添加 B、Si元素，一為降熔，二為活化去膜；④Cr的加入可有效提高釬料的成 形性和釬接強(qiáng)度，也能夠改善焊縫與鋼的熔合性，提高釬接界面結(jié)合性能。
[0018] 該釬料屬高熵合金，其急冷快速凝固態(tài)為非晶箔材，經(jīng)過(guò)焊接過(guò)程，形成的釬縫金 屬為Ni-Fe-Si-Zr-Cr等主元組成的晶態(tài)高j：商合金，上述多主元非晶高j：商合金釬料焊后形 成的釬縫基本上消除脆性金屬間化合物，接頭性能較高。
[0019] 本發(fā)明用于釬焊鉭與鋼的非晶釬料的制備方法，按照以下步驟實(shí)施：
[0020] 步驟1、利用超高真空電弧爐熔配母合金：
[0021] 按照質(zhì)量百分比稱量以下組分：Cr為6. 0%?9. 0%，Si為5. 0%?9. 0%，F(xiàn)e為 3. 0%?6. 0%，Zr為5. 0%?9· 0%，B為2. 5%?4. 5%，其余為Ni，總計(jì)為100%，各組分 均為高純金屬，在超高真空電弧爐中恪配制得母合金；
[0022] 步驟2、將熔制好的母合金利用高頻感應(yīng)加熱重新熔化，應(yīng)用單輥急冷快速凝固裝 置制備成厚度為50 μ m?80 μ m，寬為6mm?8mm，長(zhǎng)為Im?2m的非晶態(tài)高商合金箔材，即 成。
[0023] 采用上述的制備得到的非晶合金釬料箔材，在釬焊鉭/鋼的試樣接頭裝配時(shí)，先 將箔材置于待焊鉭與鋼的待焊界面之間，然后按照常規(guī)真空釬焊方法對(duì)裝配好了的接頭進(jìn) 行加熱、保溫和凝固，實(shí)現(xiàn)鉭/鋼的釬接。
[0024] 表1為本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例的釬料組分含量表
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料，其特征在于，由以下組分按照質(zhì)量百 分比組成：Cr 為 6. 0%?9. 0%，Si 為 5. 0%?9. 0%，F(xiàn)e 為 3. 0%?6. 0%，Zr 為 5. 0%? 9. 0%，B為2. 5%?4. 5%，其余為Ni，總計(jì)為100%。
2. -種權(quán)利要求1所述該種用于釬接鉭與鋼用非晶態(tài)高熵合金釬料的制備方法，其特 征在于，按照以下步驟實(shí)施： 步驟1、利用超高真空電弧爐熔配母合金： 按照質(zhì)量百分比稱量以下組分：Cr為6. 0 %?9. 0 %，Si為5. 0 %?9. 0 %，F(xiàn)e為 3. 0%?6. 0%，Zr為5. 0%?9. 0%，B為2. 5%?4. 5%，其余為Ni，總計(jì)為100%，各組分 均為高純金屬，在超高真空電弧爐中熔配得到母合金； 步驟2、將熔制好的母合金利用高頻感應(yīng)加熱重新熔化，應(yīng)用單輥急冷快速凝固裝置制 備成厚度為50 y m?80 y m，寬為6mm?8mm，長(zhǎng)為lm?2m的非晶態(tài)高商合金箔材，S卩成。
【文檔編號(hào)】C22C45/04GK104480412SQ201410729341
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】翟秋亞, 徐錦鋒 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)