[發明專利]鎢或鎢合金與鋼的連接方法、型材的連接方法以及型材接頭

在審

• 申請號: 201910004227.6
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109604802A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 吳護林;代野;李忠盛;陳大軍;戴明輝;張隆平;李立;楊九州
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/16;C23C14/35;C23C14/16;B23K103/18
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王術蘭

本發明涉及材料領域，具體而言，涉及一種鎢或鎢合金與鋼的連接方法、型材的連接方法以及型材接頭。鎢或鎢合金與鋼的連接方法，主要包括以下步驟：將鋼材料與表面有濺射薄膜的金屬鎢或者表面有濺射薄膜的鎢合金材料熱等靜壓擴散連接。本發明提供的連接方法可實現弧面、U型面等異形曲面試樣熱等靜壓擴散連接，結合性能良好，連接強度高，抗拉強度達到250MPa以上。此外，采用本發明所述的熱等靜壓擴散連接方法綠色環保，對環境無污染。

技術領域

本發明涉及材料領域，具體而言，涉及一種鎢或鎢合金與鋼的連 接方法、型材的連接方法以及型材接頭。

背景技術

合金實際工程應用中，經常需要對兩種材料連接到一起制備成復 合構件，以充分發揮兩者的性能優勢。現有技術大多采用箔片法和粉 末涂覆法，焊后接頭抗拉強度較低，且用于異形曲面構件時存在過渡 層易脫落、厚度不均勻等問題，嚴重影響焊接接頭強度。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種鎢或鎢合金與鋼的連接方法、 型材的連接方法以及型材接頭，其旨在改善現有的兩種材料連接方式 不適用于異形曲面，會造成過抗拉強度低的問題。

本發明第一方面提供一種鎢或鎢合金與鋼的連接方法，主要包括 以下步驟：

將鋼材料與表面有濺射薄膜的金屬鎢或者表面有濺射薄膜的鎢 合金材料熱等靜壓擴散連接。

鎢與鋼的熱物理性能(熔點、熱膨脹系數、熱導率等)差異大， 采用直接焊接的方式會導致接頭生成脆性的金屬間化合物，且接頭殘 余應力大，焊后接頭力學性能差。本方法克服了上述技術問題。

采用濺射薄膜代替現有技術中的箔片法和粉末涂覆法等方式得到 的過渡層，濺射薄膜具有厚薄均勻，不易脫落的優點，濺射薄膜與金 屬鎢或者鎢合金材料的結合良好，且濺射薄膜內部沒有氣孔等缺陷， 使鎢或鎢合金與鋼的連接強度得到保證。此外，無論是形狀規則的型 材或是形狀不規則的型材(例如S型、U型或其他異形件)均能形成 厚度均勻的濺射薄膜。

將鋼材料與表面有濺射薄膜的金屬鎢或者表面有濺射薄膜的鎢 合金材料熱等靜壓擴散連接。熱等靜壓擴散連接與其它連接方法相比 具有無氣孔、宏觀裂紋等凝固缺陷、接頭變形量小、性能接近母材等 優勢。將鋼材料與表面有濺射薄膜的金屬鎢或者鎢合金材料熱等靜壓 擴散連接，可以保證焊接接頭各向的均一性，避免接頭受熱不均或者 受力不均導致鋼材料與金屬鎢或者鎢合金材料發生塑性形變，導致強 度降低。本發明提供的連接方法可實現弧面、U型面等異形曲面試樣熱等 靜壓擴散連接，結合性能良好，連接強度高，抗拉強度達到250MPa以上。 此外，采用本發明所述的熱等靜壓擴散連接方法綠色環保，對環境無污染。

在本發明第一方面的一些實施例中，上述表面有濺射薄膜的金屬 鎢或者表面有濺射薄膜的鎢合金材料主要通過以下步驟制得：

對金屬鎢或者鎢合金材料進行磁控濺射得到表面有濺射薄膜的 金屬鎢或者表面有濺射薄膜的鎢合金材料。

磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場，利用磁場對帶電粒子的約 束來提高等離子體密度以增加濺射率。磁控濺射使濺射薄膜內部均 勻，沒有氣孔，晶體形狀單一；晶體之間相互作用力均勻，不會造成 缺陷。

在本發明第一方面的一些實施例中，上述磁控濺射過程中腔室壓 力保持在0.4Pa～1Pa，且在惰性氣體氛圍內進行。

在真空狀態下加熱金屬鎢或者鎢合金材料時，氬氣可以防止磁控 濺射過程中過渡層發生氧化，保證過渡層化學成分的“純凈”。

在本發明第一方面的一些實施例中，上述磁控濺射步驟中的靶材 選自鎳靶、鈮靶、銅鎳靶、鈦靶或者釩靶中的一種或者多種。