[發明專利]一種亞穩態Cu基和Ni基合金復合箔及其制備方法

有效

• 申請號: 200710019098.5
• 申請日: 2007-11-19
• 公開（公告）號: CN101168310A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 翟秋亞;徐錦鋒
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;C22C9/02;C22C19/03;C22C1/02;B22D11/01
• 代理公司: 西安弘理專利事務所
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，涉及一種亞穩態Cu基和Ni基合金復合箔材料，本發明還涉及該復合箔材料的制備方法。

背景技術

隨著航天技術的迅猛發展，新一代發動機中大量采用新材料及異種材料的連接結構，以發揮各種材料的性能優勢，提高發動機的整體性能。銅合金具有良好的耐腐蝕性和較高的熱導性率，已成為國外主流發動機的主要組件。銅合金與不銹鋼連接結構成為發動機的重要組成部分。但是，銅與不銹鋼的焊接屬于異種金屬的焊接，兩者的物理性能相差很大，銅的熔點比不銹鋼約低400℃，銅的導熱系數是不銹鋼的24倍，但是不銹鋼的強度是銅的2倍。二者形成焊接時勢必產生很大的應力。同時，兩種母材都含有O、S、P等雜質元素，焊接過程中會形成低熔點的共晶體和脆性化合物，焊縫區易產生熱裂紋，銅與不銹鋼的熔焊性能較差。

過渡液相擴散焊是一種在焊前預置中間層焊接，然后施加壓力、加熱和保溫，即可實現結合的焊接方法，獲得的接頭力學性能較高。除了工藝因素的影響之外，接頭性能主要取決于過渡層合金的成分及其在焊接過程中元素的擴散行為。因此，配制合理的成分，控制焊接過程中元素的擴散是實現銅與不銹鋼TLP焊的關鍵。

目前，多用Ni基合金和Fe基合金作為鋼/鋼焊接的過渡層，在此方面的研究較多。而對銅/鋼的TLP研究則較為少見。基于銅與不銹鋼所存在物理性能方面的差異，Ni基合金或Fe基合金已不再適于這兩種合金之間的焊接。設計、制作適于銅與不銹鋼TLP焊的過渡層材料具有工程意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種亞穩態Cu基和Ni基合金復合箔，作為銅/鋼焊接的過渡層，可解決銅與不銹鋼之間的TLP焊接性能較差的問題。

本發明的另一目的是提供上述復合箔的制備方法，制備得到上述的復合箔。

本發明所采用的技術方案是，一種亞穩態Cu基和Ni基合金復合箔，由Cu基合金層和Ni基合金層組成，所述的Cu基合金層的組分按照重量百分比，其組成為：Sn為7％～20％，B為0.5％～1.0％，其余為Cu；所述的Ni基合金層的組分按照重量百分比，其組成為：Si為5％～9％，B為0.5％～1.0％，其余為Ni。

Cu基合金層厚為15～25μm，Ni基合金層厚為15～25μm。

本發明所采用的另一技術方案是，制備上述復合箔的方法，該方法使用如下的裝置制備，并按照以下步驟實施，

所述的裝置包括一真空室，在真空室的壁板上設置有真空泵和由電機驅動的輥輪，在真空室的上面連接有小真空室，小真空室設置有氬氣進口，小真空室的底部與坩堝接通，坩堝的內腔被中隔分開成兩個熔煉室，每個熔煉室的底部分別開設有一個長條型的噴嘴，坩堝放置在高頻感應線圈中，高頻感應線圈位于輥輪的上方，在真空室的側邊設置有收集室。

所述的步驟為，

步驟1、分別稱量母合金Cu基母合金和Ni基母合金，Cu基合金層的組分按照重量百分比組成為：Sn為7％～20％，B為0.5％～1.0％，其余為Cu；Ni基合金層的組分按照重量百分比組成為：Si為5％～9％，B為0.5％～1.0％，其余為Ni，對上述稱量的Cu基母合金和Ni基母合金分別進行熔配，

步驟2、把上步熔配得到的Cu基母合金和Ni基母合金分別放入坩堝的兩個內腔中；再將坩堝放置在位于輥輪上方的高頻感應線圈中；

步驟3、開啟真空泵，將真空室抽真空至0.1～0.25Pa，再從氬氣進口充高純氬氣至0.95～1.05kPa，反復“抽真空-充Ar氣”過程3～5次，然后使用高頻感應設備加熱，使Cu基母合金和Ni基母合金熔化并保持3～5min；

步驟4、開啟電機，驅動輥輪旋轉，隨即從氬氣進口充入高速Ar氣，將熔化的Cu基和Ni基合金液分別從坩堝下面的噴嘴噴出，并沿輥輪表面急冷凝固，得到Cu基和Ni基合金雙層合金箔帶。

本發明的亞穩態Cu基和Ni基合金復合箔不僅綜合了銅基合金作過渡層和Ni基合金作過渡層的各自優點，而且克服了工藝上的不便和對接頭形成的不利影響，非常適合銅與不銹鋼的TLP焊接及擴散釬焊。本發明的制備方法，工藝簡單，容易操作。

附圖說明

圖1是制備本發明的裝置的一個實施例結構示意圖；

圖2是圖1所述裝置的熔煉坩堝結構及工作狀態示意圖；

圖3是本發明的復合箔的結構示意圖；

圖4是本發明焊接銅合金與不銹鋼接頭的裝配示意圖。