[發(fā)明專利]一種低Cu和Ni含量的TiZr基非晶合金釬料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310244320.7
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103286473A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 逄淑杰;張濤;孫璐璐
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28;B23K35/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 賈玉忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種低Cu和Ni含量的TiZr基非晶合金釬料及其制備方法。

背景技術(shù)

釬焊作為一種金屬熱連接方法已經(jīng)成為高新技術(shù)領(lǐng)域零部件精密連接的重要焊接技術(shù)之一。在決定釬焊質(zhì)量的眾多因素中，釬料處于重要地位。鈦基合金釬料具有活性高、耐熱性、耐蝕性好、抗氧化性能優(yōu)異、釬焊工藝性能良好等優(yōu)勢，是一種極具應(yīng)用前景的釬料。在鈦基合金釬料研究早期，人們嘗試向合金中添加Cu、Ni、Zr、Be、Co、V等元素，以降低釬料熔點，現(xiàn)有鈦基合金釬料的主要合金元素是Cu、Ni、Zr、Be等。Zr與Ti無限固溶，加入Ti中不會產(chǎn)生脆性相，允許加入量較多，并且Zr可以在不顯著降低鈦合金塑性的情況下提高合金的強(qiáng)度。其次，Zr在鈦合金中呈中性，對其α/β轉(zhuǎn)變溫度影響很小；另外，Zr可與Cu、Ni形成共晶，可望獲得低熔點的Ti-Zr-Cu-Ni系合金。因此，Zr是鈦基合金釬料的主要添加元素之一。Ti基合金釬料中加入合金元素Cu、Ni等，一方面是降低合金熔點，另一方面是通過合金化的作用提高接頭的綜合性能。但是現(xiàn)有鈦基合金釬料Cu和Ni含量較高，釬焊后生成脆性化合物相，如Ti₂Cu、Ti₂Ni、δ-TiCu和Ti₃Cu₄等，釬焊接頭容易產(chǎn)生不同程度的脆性，使釬焊接頭的性能降低。并且，鈦基合金釬料本身加工性能差、箔材制備較困難，限制了釬料的使用形式。

因此，開發(fā)一種低熔點，低Cu和Ni含量的新型高性能TiZr基非晶合金釬料，對于航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種熔點低，Cu和Ni含量低，釬焊接頭性能好、可靠性高，成本低，適用范圍廣的TiZr基非晶合金釬料，并且提供一種相應(yīng)的制備方法。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種低Cu和Ni含量的TiZr基非晶合金釬料及其制備方法，其中釬料成分組成涉及Ti、Zr、Cu、Ni、Co、Fe、Al、Sn、Si等元素。其中，除Ti、Zr、Cu、Ni、Si元素以外，其余合金元素均為微量添加。按質(zhì)量百分比計，釬料組成為：Cu3～15%，Ni1～10%，Si0.1～2%，X0.5～8%，Y0.1～8%，余量為Ti和Zr，其中X表示Co或Fe或Co和Fe，Y表示Al或Sn或Al和Sn。與現(xiàn)有鈦基釬料相比，在Cu、Ni含量更少的情況下，可以減少脆性金屬間化合物的析出從而提高釬焊接頭的力學(xué)性能；成分中不含貴金屬元素和有毒元素，降低了使用成本，安全環(huán)保性高。

本發(fā)明中合金元素的多元化與微量添加主要作用：一是降低釬料液相線溫度；二是提高釬料合金的非晶形成能力；三是增強(qiáng)釬焊接頭的綜合性能。其中，微量添加的各合金元素主要作用如下：

Cu：提高釬料合金的潤濕性、熔化后的流動性，有利于增強(qiáng)釬焊接頭耐腐蝕性；

Ni：降低Ti的活性，提高釬焊接頭高溫化學(xué)與力學(xué)性能；

Co：抑制或減少Cu、Ni的擴(kuò)散，提高釬焊接頭高溫力學(xué)性能與使用溫度；

Fe：增強(qiáng)釬料合金的流動性，提高釬焊接頭硬度；

Al：作為晶粒細(xì)化元素，提高釬焊接頭的力學(xué)性能與抗氧化性；

Sn：降低釬料熔點，細(xì)化晶粒；

Si：增強(qiáng)釬料合金的潤濕性；作為晶粒細(xì)化元素提高釬焊接頭的室溫與高溫強(qiáng)度、抗氧化性與耐腐蝕性，降低斷裂韌性。

在本發(fā)明中，為降低生產(chǎn)成本，純鈦、純鋯可由經(jīng)電弧熔煉提純的海綿鈦、海綿鋯予以替代，以進(jìn)一步降低使用成本。

如圖1所示，本發(fā)明低Cu和Ni含量的TiZr基非晶合金釬料的制備方法如下：

(1)稱取各元素單質(zhì)：

依據(jù)質(zhì)量百分比Cu3～15%，Ni1～10%，Si0.1～2%，X0.5～8%，Y0.1～8%，余量為Ti和Zr，其中X表示Co或Fe或Co和Fe，Y表示Al或Sn或Al和Sn，稱取相應(yīng)質(zhì)量的金屬單質(zhì)原料；

(2)熔煉制備合金：

將稱取的金屬單質(zhì)原料置于電弧熔煉設(shè)備中，抽真空至真空度為4×10^-3～6×10^-3Pa，充入高純Ar氣，采用電弧加熱的方式熔煉合金至少4次，待合金冷卻后自熔煉設(shè)備取出，制得合金；

(3)熔體旋淬法制備非晶合金薄帶：