[發明專利]TC4鈦合金與316L不銹鋼的異種金屬真空擴散焊接方法

在審

• 申請號: 202010158727.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111299796A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 蔣小松;張亞麗;孫大明;譚文悅;高奇;莫德鋒;李雪
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/227;B23K20/24;B23K103/24
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 張玲

1.一種TC4鈦合金與316L不銹鋼的異種金屬真空擴散焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)試樣表面清理：對TC4鈦合金和316L不銹鋼待焊接表面進行清理，并對中間夾層材料釩箔、銅箔和鈷箔進行表面清理；所述釩箔的厚度為85-115μm，所述銅箔的厚度為15-45μm，所述鈷箔的厚度為35-65μm；

(2)試樣放置：將步驟(1)所得的表面清理干凈的TC4鈦合金、316L不銹鋼、釩箔、銅箔和鈷箔按照順序對接放置，順序為：TC4鈦合金-釩箔-銅箔-鈷箔-316L不銹鋼，或316L不銹鋼-鈷箔-銅箔-釩箔-TC4鈦合金；

(3)擴散焊接：將步驟(2)所得的按照順序疊放好的試樣置于真空熱壓爐上壓頭和下壓頭之間，然后進行擴散焊接；步驟(3)中，保持試樣與壓頭間良好的軸向對中性，通過上壓頭對待焊試樣施加預壓力15-30MPa，使得夾層和金屬之間緊密接觸，隨后進行卸壓；進行兩次保溫保壓。

2.根據權利要求1所述的TC4鈦合金與316L不銹鋼的異種金屬真空擴散焊接方法，其特征在于，步驟(1)中，TC4鈦合金和316L不銹鋼待焊接表面的清理方法為：使用砂紙進行打磨并拋光，使其粗糙度Ra≤1.0μm；采用氫氟酸及硝酸的混合溶液，去除鈦合金表面的氧化膜；采用稀H₂SO₄溶液，除去銅箔表面氧化膜：隨后，TC4鈦合金、316L不銹鋼、釩箔、銅箔和鈷箔放入丙酮溶液中超聲清洗10-15min，再用酒精擦拭金屬待焊接面和夾層的雙面，冷風吹干，得到干凈無塵的TC4鈦合金、316L不銹鋼、釩箔、銅箔和鈷箔。

3.根據權利要求1所述的TC4鈦合金與316L不銹鋼的異種金屬真空擴散焊接方法，其特征在于，所述兩次保溫保壓的方法為：真空熱壓爐抽真空至(1-6)×10^-1Pa時，以10℃/min的速率升溫，將爐溫升至低于擴散焊溫度100-200℃時，進行初次保溫保壓，然后將壓力降低至擴散焊接壓力，與此同時，溫度升至擴散焊接溫度，進行二次保溫保壓；保溫保壓結束后，卸壓，溫度以5℃/min降溫至700℃，然后隨爐冷卻。

4.根據權利要求3所述的TC4鈦合金與316L不銹鋼的異種金屬真空擴散焊接方法，其特征在于，所述初次保溫保壓時，保溫溫度為600-800℃，壓力為10-30MPa，保溫時間為20-60min。

5.根據權利要求4所述的TC4鈦合金與316L不銹鋼的異種金屬真空擴散焊接方法，其特征在于，所述二次保溫保壓時，保溫溫度為800-1100℃，壓力為5-10MPa，保溫時間為20-180min。