[發明專利]一種釬焊鎢基粉末合金的Cu基非晶態釬料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110478492.5
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113134693B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 邱小明;徐宇欣;邢飛;黃偉宸;阮野;蘇金龍;潘新博
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K1/008;B23K1/20
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林

本發明公開了一種釬焊鎢基粉末合金的Cu基非晶態釬料及其制備方法，采用快速凝固技術制備箔狀Cu基非晶態釬料，應用于鎢基粉末合金之間及其與其他金屬的釬焊，屬于焊接與連接領域。所述釬料成分按質量百分比計(wt.％)：鈦(Ti)：15?25，鎳(Ni)：5?10，鋯(Zr):7?15，釩(V)：4?12，錫(Sn)：4?8，余量為銅(Cu)，采用快速凝固技術制備的箔狀Cu基非晶態釬料在鎢基粉末合金表面具有良好的潤濕性，所得到的釬焊接頭具有較高的熱強性。該Cu基非晶態釬料成帶性好，結構均勻，熔化溫度適中，在鎢基粉末合金表面的潤濕面積達到200?300mm²，釬焊接頭室溫剪切強度達到250?400MPa，在400℃時測試剪切強度達到200?350Mpa。

技術領域

本發明涉及到一種釬焊鎢基粉末合金的Cu基非晶態釬料及其制備方法，采用快速凝固技術制備箔狀Cu基非晶態釬料，應用于鎢基粉末合金之間及其與其他金屬的釬焊，屬于焊接與連接領域。

背景技術

鎢基粉末合金是一種以鎢為硬質相，以鎳、銅或鎳、鐵等為粘結相，采用粉末冶金精密成型工藝燒結制造的復合材料，具有高導熱，高強度，高密度，高熔點，低熱膨脹系數，優異抗蝕性、抗氧化性和抗沖擊韌性等性能，常利用其高溫性能制作耐高溫和耐腐蝕結構件。采用粉末冶金精密成型工藝制造的鎢基粉末合金其形狀和尺寸大小會受到一定的限制，制造結構復雜的耐高溫和耐腐蝕結構件難以一次成型，需要后序加工，分多次工藝完成，有些難以加工的部位往往通過后期焊接而成，尤其是鎢基粉末合金與其他金屬相互焊接在一起，更能充分發揮其高密度、高導熱性和低膨脹系數等優異性能。隨著鎢基粉末合金部件的應用日益廣泛，與之相關的鎢基粉末合金部件之間以及與其它金屬之間的焊接問題也顯得越來越突出。

鎢基粉末合金的物理、化學、工藝和力學性能與其他金屬存在較大差異，尤其是內部存在孔隙，孔隙的數量、形態和分布將進一步影響材料的物理性能如導熱性和線膨脹系數等，給焊接造成了很大困難。鎢基粉末合金導熱性極強，焊接要求采用能量密度高、焊接熱輸入量大、焊接速度快的高效焊接技術與工藝。鎢基粉末合金線膨脹系數小，接頭中會產生殘余應力，降低接頭的力學性能和抗熱震性能。鎢基粉末合金高溫下化學活性強，300℃時表面失去光澤，500℃時表面氧化嚴重，焊接過程中接頭極易氧化、氮化、吸氫，焊縫中的鎢金屬晶粒變粗大，焊接時要求采取保護措施。一些研究人員探索采用鎢極惰性氣體保護焊(TIG)、熔化極惰性氣體保護焊(MIG)、激光焊、摩擦焊、擴散焊和釬焊等工藝焊接鎢基粉末合金材料。鎢極惰性氣體保護焊(TIG)和熔化極惰性氣體保護焊(MIG)的功率密度較高，焊接過程中熱輸入量較大，熔化焊接時容易造成不熔合現象，焊接后熱影響區寬，焊縫晶粒粗大，導致接頭性能變差。激光焊接熱量高度集中，接頭中會產生較大的殘余應力且只適于小型部件。摩擦焊和擴散焊受到設備、工藝和接頭形式的限制只能焊接小型部件和結構簡單部件。