以难熔金属为中间层的钛锆钼合金真空扩散连接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113478063A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202111046817.9(22)申请日2021.09.08(71)申请人北京机电研究所有限公司地址100083北京市海淀区学清路18号(72)发明人羊浩翟月雯周乐育(74)专利代理机构北京华夏正合知识产权代理事务所(普通合伙)11017代理人韩登营(51)Int.Cl.B23K20/02(2006.01)B23K20/14(2006.01)B23K20/16(2006.01)B23K20/233(2006.01)B23K20/26(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称以难熔金属为中间层的钛锆钼合金真空扩散连接方法(57)摘要本申请公开以难熔金属为中间层的钛锆钼合金真空扩散连接方法，包括步骤：控制钛锆钼合金中碳含量为0.01wt%‑0.015wt；对钛锆钼合金的待连接面进行处理；采用铌箔或钽箔作为连接中间层；借助于真空扩散焊炉，在真空度10‑2‑10‑3Pa，连接温度1250‑1350℃，连接压力6‑12MPa，保压时间2‑6h条件下，实现钛锆钼合金的扩散连接；扩散连接后，对钛锆钼合金接头进行均匀化处理，促进钛锆钼中钼元素与中间层元素互扩散，改善接头界面区结构和力学性能；最后，以受控的方式冷却经过均匀化的钛锆钼合金接头，以得到钛锆钼合金扩散连接接头。该方法能够在实现良好原子扩散的同时保证接头的高温服役性能，使得制备得到的钛锆钼合金接头在常温和高温下均具有优异的力学性能。CN113478063ACN113478063A权利要求书1/2页1.一种以难熔金属为中间层的钛锆钼合金真空扩散连接方法，其特征在于，包括以下步骤：对钛锆钼合金的待连接面进行机械加工、预磨、抛光和超声波清洗并干燥，得到所述钛锆钼合金的经过处理的待连接面，其中钛锆钼合金中碳含量为0.01wt%‑0.015wt%；对铌箔或钽箔进行酸洗、超声波清洗并干燥，得到经过处理的铌箔或钽箔，其中，所述铌箔或钽箔的厚度为60‑100微米、纯度为≥99.5%；将所述经过处理的铌箔或钽箔装配在所述钛锆钼合金的所述经过处理的待连接面之间，得到装配体；借助于真空扩散炉，在真空度为10‑2‑10‑3Pa的条件下，以受控的方式加热所述装配体至1250‑1350℃的连接温度，其中，在所述真空扩散炉从室温加热至1000℃的过程中，将加热升温速率控制为5‑10℃/分钟，当所述真空扩散炉达到1000℃时，在该温度下进行15‑45分钟的保温，在所述真空扩散炉从1000℃至所述连接温度过程中，将所述加热升温速率控制为1‑3℃/分钟；当所述真空扩散炉达到所述连接温度时，通过压头对所述真空扩散炉中的所述装配体轴向施加6‑12MPa的连接压力，然后在所述连接温度下保温2‑6小时，以得到钛锆钼合金接头；在1150‑1250℃的均匀化温度、真空或惰性气体保护的条件下保温所述钛锆钼合金接头2‑10小时，以均匀化所述接头的成分及组织；以及冷却经过均匀化的所述钛锆钼合金接头，以得到钛锆钼合金的扩散连接接头，其中，在从所述均匀化温度冷却至1000℃的过程中，将冷却降温速率控制为2‑10℃/分钟，在从1000℃冷却至500℃的过程中，将所述冷却降温速率控制为8‑20℃/分钟。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述钛锆钼合金的待连接面进行所述机械加工是将所述钛锆钼合金的待连接面的粗糙度Ra机械加工至0.4‑0.8，并且使得所述钛锆钼合金的待连接面与所述钛锆钼合金与所述压头接触的加压面之间的平行度小于0.02毫米。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述钛锆钼合金的待连接面进行所述预磨是利用依次用1000、2000和3000粒度号的砂纸进行的。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述钛锆钼合金的待连接面进行所述抛光是利用抛光布抛光所述钛锆钼合金的待连接面，使得所述钛锆钼合金的待连接面的粗糙度Ra为0.2至0.4。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对铌箔进行酸洗是利用10wt%盐酸浸泡所述铌箔5‑10分钟，所述对铌箔进行超声波清洗是利用酒精或丙酮进行的，并且所述干燥是自然风干。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述真空扩散炉从室温加热至1000℃的过程中，将加热升温速率控制为6‑8℃/分钟，当所述真空扩散炉达到1000℃时，在该温度下进行30‑40分钟的保温，在所述真空扩散炉从1000℃至所述连接温度过程中，将升温速率控制为2‑3℃/分钟。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接温度为1290‑1350℃。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接压力为7‑10MPa，在所述连接温度2C