[發(fā)明專利]使用Ti-Cu-Ni-Zr釬料釬焊鈦合金薄壁零件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410017515.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN103752972A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭醫(yī);王廣海;師玉英;宋健;蘭宇;王振明;陳玉寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號(hào): B23K1/008
• 分類號(hào): B23K1/008;B23K1/20;B23K1/14;B23K35/30;B23K35/22;B23K103/14
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用Ti基釬料釬焊鈦合金薄壁零件的方法。

背景技術(shù)

鈦合金具有密度小、重量輕，在航空航天和其它工業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。鈦合金熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性低，強(qiáng)度不高，但塑性良好，切削性及耐蝕性佳，在常壓下可進(jìn)行加工。由于鈦合金上述優(yōu)良的性能，使用鈦合金材料加工結(jié)構(gòu)零件，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇機(jī)匣、靜子環(huán)等，這些零件的厚度在0.6mm～1.0mm之間，基體材料主要為α＋β型鈦合金。但是對(duì)于鈦合金材料的焊接，尤其是薄壁零件，焊接后一般會(huì)產(chǎn)生形成金屬間化合物，引起接頭脆性，并且釬透率低的現(xiàn)象，從而制約著航空鈦合金薄壁零件的性能和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種使用Ti-Cu-Ni-Zr釬料釬焊鈦合金薄壁零件的方法，可以滿足焊接使用要求，同時(shí)解決接頭釬透率低和脆性問題。

本發(fā)明的具體的技術(shù)方案為，使用Ti-Cu-Ni-Zr釬料釬焊鈦合金薄壁零件的方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

1）將鈦合金薄壁零件進(jìn)行釬焊前進(jìn)行化學(xué)清理，徹底去除氧化膜和油污；

2）在4小時(shí)內(nèi)，將鈦合金薄壁零件去氫，防止氫與鈦?zhàn)饔蒙蒚iH₂脆性相，然后將零件放入干凈的容器中；

3）將Ti-Cu-Ni-Zr釬料粉和標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)釬焊凝膠粘合劑混合得到膏狀Ti-Cu-Ni-Zr釬料，將鈦合金薄壁零件和待焊部件通過裝配夾具安裝，并保證焊縫處的間隙在0.01～0.1mm之間，然后將膏狀Ti-Cu-Ni-Zr釬料注入并涂均，得到釬焊裝配件；

4）將釬焊裝配件置于真空釬焊爐中，加壓至5500～6500Pa，然后抽真空至1.0×10^-3?～1.5×10^-3?Pa，然后升溫至480℃～520℃，保溫10min～30?min，再升溫至870℃～890℃，保溫70min～90min，最后升溫至釬焊溫度920℃～980℃，保溫10min～30min，然后隨爐冷卻至280℃～320℃，再充氬氣冷卻，出爐；

5）檢驗(yàn)。

所述的Ti-Cu-Ni-Zr釬料粉是按重量百分比50%～60%的Ti粉、20%的Ni粉、15%的Cu粉和5%～15%的Zr粉熔煉得到。

所述的鈦合金化學(xué)清理方法為：在酸洗槽子中用成份為d=1.36的HNO₃250?ml/L～320ml/L、d=1.13的HF18?ml/L～36ml/L，其余為去離子水混合物進(jìn)行酸洗；溫度為室溫，時(shí)間為1?min～5min，酸洗后，在室溫下立即進(jìn)行時(shí)間不少于2min的水洗。???????????

所述的去氫方法為：在真空爐中進(jìn)行，溫度為450℃～500℃，保溫4h～6h。

所述的第3）步驟后，可以安裝防變形夾具，所述的防變形夾具為石墨材料。

在對(duì)薄壁零件進(jìn)行焊接時(shí)，同時(shí)對(duì)一塊鈦合金樣件隨同薄壁零件一起去氫、涂釬料、焊接以得到一個(gè)與薄壁零件指標(biāo)相同的焊縫，所述的鈦合金樣件的規(guī)格為100mm×30mm×(0.6～1.0)mm，涂釬料時(shí)，搭接量為25mm。

本發(fā)明使用Ti-Cu-Ni-Zr釬料釬焊鈦合金薄壁零件，通過控制釬焊溫度920℃～980℃和保溫10min～30min，以控制焊縫厚度和接頭中反應(yīng)相的分布，從而達(dá)到控制接頭組織和剪切強(qiáng)度的目的，成功實(shí)現(xiàn)了鈦合金薄壁零件的連接，并得到了高強(qiáng)度、高釬透率接頭，接頭的剪切強(qiáng)度達(dá)到557MPa～597MPa,釬透率達(dá)到95%以上；同時(shí)，在對(duì)薄壁零件進(jìn)行焊接時(shí)，同時(shí)對(duì)一塊鈦合金樣件隨同薄壁零件一起去氫、涂釬料、釬焊以得到一個(gè)與薄壁零件指標(biāo)相同的焊縫，對(duì)該焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)，可以得到薄壁零件的焊接指標(biāo)，作為驗(yàn)證薄壁零件焊接質(zhì)量的依據(jù)。本發(fā)明使用Ti-Cu-Ni-Zr釬料將鈦合金薄壁零件成功連接，將該連接件用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了鈦合金薄壁零件的高強(qiáng)度、高質(zhì)量連接，解決了航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的冷端部件普遍存在高重量、耐蝕性差的問題。

具體實(shí)施方式

使用Ti-Cu-Ni-Zr釬料釬焊鈦合金薄壁零件的方法步驟包括：

1）將鈦合金薄壁零件進(jìn)行釬焊前進(jìn)行化學(xué)清理，徹底去除氧化膜和油污；

2）在4小時(shí)內(nèi)，將鈦合金薄壁零件去氫，防止氫與鈦?zhàn)饔蒙蒚iH₂脆性相，然后將零件放入干凈的容器中；