一种钛锆钼合金耐高温接头的反应扩散连接方法.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CN113478062A(43)申请公布日2021.10.08(21)申请号202111046770.6(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)B23K20/24(2006.01)B23K20/26(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种钛锆钼合金耐高温接头的反应扩散连接方法(57)摘要本申请公开一种钛锆钼合金耐高温接头的反应扩散连接方法，包括步骤：控制钛锆钼合金中碳含量为0.025‑0.04wt%，对钛锆钼合金的待连接面进行处理，去除氧化膜并保证待连接面的平行度；采用55‑100μm的钛箔作为连接中间层；借助于真空扩散焊炉，在真空度10‑2‑10‑3Pa，连接温度1310‑1350℃，连接压力2‑4MPa，保压时间2.5‑6h条件下，通过钛锆钼中Mo、C元素向Ti中间层中扩散，并诱发Mo‑C‑Ti和Ti‑C反应，形成钛锆钼合金耐高温接头。该方法能够显著降低钛锆钼合金的扩散连接温度和压力要求，工件尺寸、形状适应性好，并可提高钛锆钼合金接头在常温和高温下的力学性能，显著改善钛锆钼合金接头在高温服役环境下的失效问题。CN113478062ACN113478062A权利要求书1/2页1.一种钛锆钼合金耐高温接头的反应扩散连接方法，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，所述钛锆钼合金中碳元素含量为0.025~0.04wt%，以确保Ti中间层与钛锆钼合金母材中的Mo、C元素发生反应；对钛箔进行酸洗、超声波清洗并干燥，得到经过处理的钛箔，其中，所述钛箔的厚度为55‑100微米、纯度为≥99.5%；将所述经过处理的钛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；借助于真空扩散焊炉，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1310‑1350℃的连接温度，其中，在所述真空扩散焊炉从室温加热至1000℃的过程中，将加热升温速率控制为5‑10℃/分钟，当所述真空扩散焊炉达到1000℃时，在该温度下进行15‑45分钟的保温，在所述真空扩散焊炉从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；当所述真空扩散焊炉达到所述连接温度时，通过压头对所述真空扩散焊炉中的所述装配体轴向施加2‑4MPa的连接压力，然后在所述连接温度下保温2.5‑6小时，以得到钛锆钼合金接头；冷却所述钛锆钼合金接头，以得到钛锆钼合金耐高温接头。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛锆钼合金中碳元素含量为0.026‑0.032wt%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以受控的方式冷却所述钛锆钼合金接头，以得到钛锆钼合金耐高温接头，其中，在将温度冷却至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。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将温度冷却至1000℃的所述过程中，将所述冷却降温速率控制为2‑6℃/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10‑15℃/分钟。5.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受压面之间的平行度小于0.02毫米。6.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。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述真空扩散焊炉从室温加热至1000℃的过程中，将所述加热升温速率控制为6‑8℃/分钟，当所述真空扩散焊炉达到1000℃时，在该温度下进行30‑40分钟的保温，在所述真空扩散焊炉从1000℃至所述连接温度过程中，将升温速率控制为2‑3℃/分钟。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接温度为1310‑1330℃。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接压力为2‑4MPa，在所述连接温度2CN113478062A权利要求书2/2页下保温3‑4小时。10.根据权利要求1‑9任一项所述方法制备得到的钛锆钼