[發明專利]一種高溫合金環形件與銅銀合金粉固連接成形的方法

在審

• 申請號: 201910139820.1
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109759793A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 郎利輝;徐文才
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K20/00;B23K20/14;B23K103/18
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本發明提出了一種高溫合金環形件與銅銀合金粉固連接成形的方法。該方法包括高溫合金環形件的制備、銅銀合金粉末的制備、包套的制備、裝配及焊接、真空處理、熱等靜壓過程控制和后期處理等步驟。本發明提出的一種高溫合金環形件與銅銀合金粉固連接成形的方法是采用熱等靜壓設備，使銅銀合金粉末在高溫高壓環境下填充至高溫合金環形件內部特征中，并發生擴散連接，成形目標環形件。該方法除了能夠較好地實現有特征的高溫合金和銅銀合金的連接，也能滿足了無特征的高溫合金和銅銀合金的連接，避免連接層剝落、掉塊、分層及與基體分離，連接層孔隙率較低，可實現良好的冶金結合。

技術領域

本發明屬于高溫合金制造領域，特別是涉及高溫合金與銅銀合金連接成形方面。

背景技術

近些年，低膨脹系數的高溫合金被廣泛用于航空、航天、能源、冶金和石油化工等領域。在高溫合金與銅銀合金材料連接時，由于膨脹系數差異，采用傳統的焊接，會存在連接層剝落、分層、孔隙率較高及連接強度不夠等問題，對于帶有內部特征的高溫合金環形件連接成形時尤為明顯。

粉固連接技術，是采用熱等靜壓設備將高溫、高壓作用在零件上，使粉末材料致密化并通過原子快速移動、相互擴散，實現同種或異種材料緊密連接在一起的工藝。相比于傳統的焊接技術，該技術具有連接強度高、微觀結構完整、能實現不同材料之間的連接等優點，可實現良好的冶金結合。

發明內容

在此，本文提出一種高溫合金環形件與銅銀合金粉固連接成形的方法，包括按順序進行的下列步驟：

1)環形件制備。根據高溫合金與銅銀合金環形連接件的結構特征制備出具有內部特征的高溫合金環形件，其內徑尺寸為基準加工，在外徑和高度方向預留一定加工余量；且與包套符合間隙配合，即高溫合金環形件外徑與包套接觸面留出一定間隙。

2)銅銀合金制粉。將銅銀合金制備成粉末狀。

3)包套制備。根據高溫合金連接件形狀和粉固連接收縮情況，設計并加工出包套，該包套包括蓋板和U形環槽兩部分組成；蓋板加工有抽真空管定位孔，U形環槽內部設計有環形件定位臺階，蓋板和U形環槽裝配符合間隙配合。

4)裝配及焊接。將高溫合金環形件裝配在U形環槽內，再將蓋板與U形環槽裝配后并進行焊接，接著將制備好的銅銀合金粉末裝入包套內，并通過機械振動使其密實；在定位孔內塞上金屬濾網，將抽真空管與蓋板進行焊接。

5)真空處理。在室溫和加熱爐提供的高溫下，采用抽真空的設備對包套進行抽真空處理；真空處理后，對抽真空管加熱，用液壓鉗將抽真空管壓緊，截斷并進行封焊。

6)熱等靜壓粉固連接。將上述封焊好的包套放進熱等靜壓設備，在高溫高壓環境下，使高溫合金環形件與銅銀合金粉末發生填充和連接，生成連接件的半成品。

7)后期加工。利用機械加工的方法，去除包套及余料，得到高溫合金與銅銀環形連接件。

8)所述步驟1中，高溫合金材料可以為GH907、GH903、GH909、GH600、GH4169等，接觸表面需進行拋光處理，并進行丙酮超聲清洗。

9)所述步驟2中，銅銀合金中銅銀比例可以變動，且可以為銅銀鋅等合金；銅銀合金粉末在保護氣氛下進行制粉，顆粒控制在60～325目。

10)所述步驟3中，包套材料為無氧銅，蓋板和U形環槽采用機械加工制備，并進行丙酮超聲清洗。

11)所述步驟4中，為防止包套氧化，在氬氣保護下進行焊接。

12)所述步驟5中，室溫下，包套真空度在10^-3Pa以上；再加熱至200℃后，真空度在10^-3Pa以上再封焊。