[發(fā)明專利]一種減材制備中間層的鎢鎳鐵合金與高強鋼擴散焊接方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110765264.6 | 申請日： | 2021-07-06 |
| 公開（公告）號： | CN113523471B | 公開（公告）日： | 2022-04-15 |
| 發(fā)明（設計）人： | 楊健;陸超;王玥;張知航;黃繼華;陳樹海;葉政 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學 |
| 主分類號： | B23K1/00 | 分類號： | B23K1/00;B23K1/008;B23K1/20;B23K3/04;B23K3/08;C22C27/04;C25F3/08 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 制備 中間層 鐵合金 高強 擴散 焊接 方法 | ||
一種減材制備中間層的鎢鎳鐵合金與高強鋼擴散焊接方法，屬于異種金屬材料焊接技術(shù)領域。本發(fā)明采用電解侵蝕工藝將鎢鎳鐵合金表面一定厚度內(nèi)鎢顆粒相原位去除，僅余NiFeW相，實現(xiàn)在鎢鎳鐵合金母材表面原位減材制備多孔NiFeW中間層。而后，將其與高強鋼母材裝配進行真空擴散焊接，最終形成鎢鎳鐵合金/(NiFeW固溶體+彌散分布W顆粒)復合連接層/高強鋼結(jié)構(gòu)的焊接接頭。本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)在鎢鎳鐵合金表面通過電解侵蝕原位減材制備的多孔NiFeW中間層結(jié)構(gòu)適應性強；(2)焊接接頭完全避免了界面金屬間化合物的出現(xiàn)；(3)NiFeW固溶體+彌散分布W顆粒的復合連接層線膨脹系數(shù)介于鎢鎳鐵合金與高強鋼之間，有效緩和焊接熱應力。
技術(shù)領域
本發(fā)明屬于異種金屬材料焊接技術(shù)領域，特別是提供一種適用于高熔點差、大熱失配、脆性金屬間化合物形成傾向大的鎢鎳鐵合金/高強鋼復雜結(jié)構(gòu)的焊接方法。
背景技術(shù)
鎢鎳鐵合金由于具有高熔點、高強度、高密度及耐輻射等優(yōu)點在先進武器制造、核工業(yè)、航天航空等領域均有著廣泛的應用。然而，由于鎢鎳鐵合金的室溫韌性較差，極大程度上限制了其使用范圍的進一步擴展。針對現(xiàn)狀，研究者們提出了將鎢鎳鐵合金與高強鋼進行擴散焊接，綜合高強鋼的高塑韌性和鎢鎳鐵合金的高強度、高密度等優(yōu)點，獲得滿足服役性能的結(jié)構(gòu)部件。為了保證構(gòu)件的服役性能，實現(xiàn)鎢鎳鐵合金與高強鋼的高強度焊接需要同時解決鎢鎳鐵合金與高強鋼線膨脹系數(shù)差異大(a鎢鎳鐵合金＝5～6×10-6/K，a高強鋼＝12～15×10-6/K)，焊接后界面存在較大的焊接熱應力和高強鋼中的Fe元素與鎢鎳鐵合金中的W元素反應傾向性強，易在界面處生成Fe-W系脆性金屬間化合物兩個關鍵性問題。針對現(xiàn)狀，當前國內(nèi)外對鎢鎳鐵合金與高強鋼的擴散焊接均通過添加中間層的方式。但是，現(xiàn)有中間層的引入雖然避免了Fe-W系金屬間化合物的出現(xiàn)，但由添加中間層所導致的其他金屬間化合物(如Ni-W化合物、Cu-Ti化合物)的出現(xiàn)依舊減弱了鎢鎳鐵合金與高強鋼擴散焊接接頭的強度，并難以良好實現(xiàn)釋放接頭焊接熱應力的目標；此外，現(xiàn)有中間層多以箔片或粉末的形式引入，這類中間層在焊接過程中易滑移、散落使接頭焊接強度下降，尤其在一些復雜結(jié)構(gòu)(如弧面焊接結(jié)構(gòu))中，箔片或粉末形式的中間層更是難以適用。因此，如何采用適當?shù)姆椒ㄖ苽淇捎行Ь徑夂附訜釕Α⑼耆苊獯嘈越饘匍g化合物形成并具有較強結(jié)構(gòu)適應性的中間層用于鎢鎳鐵合金與高強鋼的擴散焊接，已經(jīng)成為鎢鎳體合金與高強鋼復雜構(gòu)件焊接的關鍵問題。
發(fā)明內(nèi)容
(1)本發(fā)明的目的是要克服目前鎢鎳鐵合金與高強鋼擴散焊接中存在的接頭焊接熱應力大、界面易形成脆性金屬間化合物、中間層結(jié)構(gòu)適應性差等問題，提出一種減材制備中間層的鎢鎳鐵合金與高強鋼擴散焊接方法，在整個接頭中完全避免脆性金屬間化合物的出現(xiàn)，可以最大程度上保證接頭的強度，有效緩和焊接熱應力。
一種減材制備中間層的鎢鎳鐵合金與高強鋼擴散焊接方法，其特征在于，以高強鋼和鎢鎳鐵合金為待焊接母材，采用電解侵蝕工藝將鎢鎳鐵合金表面一定厚度內(nèi)鎢顆粒相原位去除，僅余NiFeW相，實現(xiàn)在鎢鎳鐵合金母材表面原位減材制備多孔NiFeW中間層。而后，將其與高強鋼母材裝配進行真空擴散焊接，最終形成以NiFeW固溶體+彌散分布W顆粒為復合連接層的鎢鎳鐵合金與高強鋼焊接接頭。
本發(fā)明具體工藝過程包括以下步驟：
步驟1，將表面處理后的待焊母材用丙酮超聲波清洗，放入恒溫干燥箱中備用。
步驟2，配制電解侵蝕液：侵蝕液成分為NaOH 22～32g/L、Na2CO3 8～12g/L、NaCl10～15g/L和Na2MoO4 2.5-4.0g/L。
步驟3，采用步驟2配制的侵蝕液對鎢鎳鐵合金待焊面進行電解侵蝕，侵蝕電壓6～12V，侵蝕時間15～60min，侵蝕液溫度35～60℃，制備出多孔NiFeW中間層。
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