[發明專利]一種W?Cu合金同種材料的高強度連接工藝

有效

• 申請號: 201610116891.6
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105522245B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 夏春智;楊駿;許祥平;鄒家生
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B23K1/008
• 分類號: B23K1/008;B23K1/20;B23K35/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 肖念

技術領域

本發明屬于焊接技術領域，具體涉及一種W-Cu合金同種材料的高強度連接工藝。

背景技術

W-Cu合金兼具了W和Cu的諸多優異性能，其具有良好的導電導熱性，高的強度和硬度，低的熱膨脹系數，良好的耐電弧侵蝕性、抗高溫氧化性及抗熔焊性等優異特征。廣泛應用于能源、電力、航空航天、國防工業以及核工業等領域，主要涉及炮軌導彈頭、火箭發動機噴管喉襯、噴嘴和燃氣舵等部件，是一種極具有發展前進的高溫復合材料。而在生產使用過程中，通常采用高溫燒結以及熱等靜壓等方式實現W-Cu合金之間的連接，其生產制造工藝繁瑣復雜，成本投入較大，連接強度低，難以滿足W-Cu合金的使用要求以及展現W-Cu合金的優異性能。W-Cu合金對氣體雜質敏感性較大，以及易出現脆化物相和微孔，嚴重影響連接區域的氣密性及承載能力，采用一般的連接方式難以滿足。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中連接W-Cu合金材料的強度較低等問題，本發明提供一種用于同種W-Cu合金的高強度連接工藝，以獲得高強度的連接接頭。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種W-Cu合金高強度連接工藝，包括以下步驟：

1)準備：對待釬焊的W-Cu合金和釬料進行清理，利用酸洗和砂子打磨除去表面的雜質、油污以及氧化膜，將W-Cu復合材料和釬料箔片置于丙酮中，采用超聲波清洗10～15min，并進行干燥處理；

2)裝配：將清洗后的釬料箔片置于W-Cu合金待焊表面之間，并緊貼裝配于專用釬焊夾具中，控制釬縫間隙在20～50μm之間，確保連接的精度，在夾具上放置額定質量的壓頭并施加適量的壓力，產生0.08～0.12MPa的恒定垂直壓力；

3)釬焊連接：將裝配好的夾具整體置于真空度不低于1.5×10^-3Pa的釬焊設備中，首先以10～20℃/min的速率升溫至300～350℃，進行第一次保溫15～20min，再以8～12℃/min的速率升溫，進行第二次保溫10～15min，再以4～6℃/min的速率繼續升溫至釬焊溫度，保溫時間為20～45min，再以4～6℃/min的速率冷卻，冷卻保溫時間為5～10min，最后通入氬氣，以50～60℃/min的速率冷卻至200～250℃，隨爐冷卻至室溫，完成釬焊，開爐取出被焊連接件即可。

作為優選，所述的釬料為：銅基釬料(Cu78.8％、Mn7.8％、Co4.7％、Ni2.4％、Zr3.5％、Ti2.8％)，釬焊溫度為1010～1060℃；銀基釬料(Ag70.5％、Cu23％、Ti3.8％、Ni2.5％、B0.2％)，釬焊溫度為830～890℃，釬料厚度均為100～150μm。

作為優選，酸洗采用5％HF、20％HNO₃和75％H₂O溶液清洗W-Cu合金表面3～5min。

作為優選，所述的步驟(1)中，依次利用W28、W14、W7、W3.5號金相砂紙對待焊W-Cu合金表面進行打磨光滑，利用W5和W3.5號金相砂紙對釬料箔片表面進行打磨。

作為優選，所述的步驟(2)所述的釬縫間隙采用固定厚度的鋼模控制，厚度尺寸為20～50μm。

作為優選，所述的步驟(3)中，利用Cu基釬料釬焊時，第二次保溫溫度為800～850℃，冷卻保溫溫度為900～950℃；利用Ag基釬料釬焊時，第二次保溫溫度為600～650℃，冷卻保溫溫度為700～750℃。

釬焊采用固液相連的方法，將W-Cu合金連接成復合件，保證其擁有較高的強度，同時可以滿足W-Cu合金在各種復雜環境的應用，極大的展現其優異的性能特點。

有益效果：本發明操作簡單、方便快捷，真空釬焊前無須對待焊W-Cu合金進行表面改性處理，實現W-Cu合金的直接焊接，無需保護措施，通過控制間隙、施加適量的壓力以及通氬氣保護快速急冷實現W-Cu合金的高強度連接，塑形性能優異，接頭組織細密以及殘余應力較小，連接工藝可重復再現，便于廣泛推廣應用。

附圖說明

圖1為具體實施方式1～4的釬焊結構件的結構示意圖。

圖2為具體實施方式1～4的高強度連接工藝曲線示意圖。

圖3為具體實施2得到的W-Cu合金的釬焊接頭的掃描電鏡照片。

圖4為具體實施2得到的W-Cu合金的釬焊接頭的彎曲斷口微觀形貌照片。

圖5為具體實施3得到的W-Cu合金的釬焊接頭的掃描電鏡照片。

圖6為具體實施3得到的W-Cu合金的釬焊接頭的彎曲斷口微觀形貌照片。

具體實施方式

實施例1