[發(fā)明專利]一種金屬銥透氣窗組件一體化精密成型方法

有效

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• 申請日: 2020-11-29
• 公開（公告）號: CN112605387B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 胡銳;李勁光;周咪;張健康;劉毅;付全
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: B22F5/10
• 分類號: B22F5/10;B22F7/08;B22F3/14;B22F3/24;B23K20/02;B23K20/26
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

一種金屬銥透氣窗組件一體化精密成型方法，將精密石墨模具設計、填粉量計算和粉末冶金技術(shù)相結(jié)合，即先通過金屬銥透氣窗組件的透氣性確定精密石墨模具中的填料區(qū)形狀和尺寸、銥粉的填粉量，而后確定熱壓成型、擴散焊接的溫度區(qū)間和熱壓參量，實現(xiàn)結(jié)合緊密、尺寸精度高、透氣性能滿足服役要求的透氣窗組件的熱壓燒結(jié)擴散焊接一體化成型。本發(fā)明得到的金屬銥透氣窗組件中的多孔銥透氣片和鏤空金屬銥窗體底盤結(jié)合緊密，尺寸精度高，工藝過程高效，具體過程包括精密石墨模具設計，銥粉填粉量計算，銥透氣片真空熱壓成型與金屬銥透氣窗組件的初步擴散焊接，金屬銥透氣窗組件的低溫擴散焊接，適合用于核電池用金屬銥透氣窗組件的一體化精密成型。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及金屬粉末冶金領域和金屬焊接領域，具體是一種金屬銥透氣窗組件的熱壓成型和擴散焊接一體化精密成型方法。

背景技術(shù)

核電池服役過程中隨著原子的的衰變而產(chǎn)生氦氣，氦氣在電池內(nèi)積聚將顯著增加電池爆裂的風險，因此透氣窗緩慢排氣(透氣性滿足7kPa壓強下氣流量為0.07～0.12cm³/s)成為核電池服役過程中必不可少的關鍵環(huán)節(jié)。金屬銥透氣窗組件包含具有鏤空窗口的銥窗體底盤、多孔銥透氣片等關鍵部件，結(jié)構(gòu)復雜，其中銥窗體底盤為致密結(jié)構(gòu)，而銥透氣片為50％孔隙率的多孔結(jié)構(gòu)；另外，金屬銥透氣窗組件尺寸小，尺寸精細，最小厚度僅有0.15mm；精度要求高，尺寸偏差控制在±0.02mm。具有挑戰(zhàn)性的是，金屬銥在室溫至1200℃溫度區(qū)間，仍會保持很高的剛性，導致厚度僅為0.15mm同時又是脆弱的多孔結(jié)構(gòu)的銥透氣片在后續(xù)加工以及銥透氣片與銥窗體底盤焊接的過程中，銥透氣片極易破碎，使得金屬銥透氣窗組件的制造、各部件間的裝配十分困難。

目前國內(nèi)對貴金屬的成型技術(shù)研究主要局限在尺寸相對較大且精度要求不高的工件上，對金屬銥小尺寸、高精度制品的成型技術(shù)的研究尚為空白。

在公開號為CN108788128A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種多孔銥透氣片的制備方法，其主要通過1100℃熱模壓和1300～1350℃燒結(jié)的方法制備出了具有極小透氣率的多孔銥透氣片。然而該方法得到的部件僅僅為單一的多孔結(jié)構(gòu)部件，其重點為透氣率性能設計，且并未涉及多孔結(jié)構(gòu)的銥透氣片與致密結(jié)構(gòu)的銥窗體底盤的高精度冶金結(jié)合方法，解決不了銥透氣片在后續(xù)加工中易破碎，金屬銥透氣窗組件裝配難的問題，滿足不了金屬銥透氣窗組件一體化成型要求。

在公開號為CN104668909A的發(fā)明創(chuàng)造中，公開了一種高精度無焊縫銥坩堝及銥制品的制造方法，其主要利用板料旋壓方法使銥坩堝一次成型。在公開號為CN111203535A的發(fā)明創(chuàng)造中，公開了一種采用3D打印技術(shù)制備銥坩堝的方法，并通過后續(xù)烘烤、冷等靜壓、打磨拋光獲得高致密度銥坩堝。但是，上述發(fā)明創(chuàng)造主要為金屬銥的變形加工，且集中在結(jié)構(gòu)簡單，尺寸相對較大，精度要求不高的貴金屬工件的成型技術(shù)方面，利用上述方法無法制備出滿足結(jié)構(gòu)上既疏(多孔銥透氣片)又密(銥窗體底盤)，且小尺寸(高度僅為0.15mm)、高精度(公差±0.02mm)的金屬銥透氣窗組件。