[发明专利]一种高温合金与玻璃非匹配封接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非匹配封接技术，属于航天技术领域。

背景技术

根据各种宇航型号和导弹武器的不断发展需求，新型的火工装置有必要在保证较高的密封能力和高温结构强度的前提下进行小型化和轻质化设计。若产品密封能力较差，装配于型号后，则可能导致推进剂泄漏、工况下降、设备污染等非正常问题发生，严重时可能导致任务失败；若高温结构强度过低，则可能在系统工作中各种复杂的热和力学等环境综合作用下造成结构破坏；若产品结构尺寸过大，则影响系统空间布局和总体装配，同时势必增加产品重量，进而影响系统的有效载荷。目前，国内密封能力较好的火工装置一般采用内装非金属零件压缩变形，并辅以胶液填充的方案，产品内装零件较多，结构较为复杂，产品尺寸较大且重量较重；小型化设计的火工装置一般存在密封能力弱，或者高温结构强度低等缺点。因此，现有的火工装置难以适应新形势下宇航型号和导弹武器的发展需求。

发明内容

为在保证较高的密封能力和高温结构强度的前提下实现火工装置的小型化和轻质化设计，本发明提供了一种高温合金与玻璃非匹配封接方法。

本发明采取的技术解决方案是：

一种高温合金与玻璃非匹配封接方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】选用高温合金材料作为封接外层；选用玻璃作为封接内层，所选高温合金材料线膨胀系数大于所选玻璃的线膨胀系数；

2】封接外层按照需要装配的封接内层数目及安装位置划分出n个独立的封接结构单元，n大于等于1，

3】对封接结构单元表面进行表面处理，使之在封接时被熔融的玻璃充分浸润；

4】将封接内层置于每一个结构单元内，一起置于一定的高温环境和惰性气氛环境中进行非匹配封接；之后，自然冷却，封接外层与封接内层紧密结合为一个具有适度应力的“压缩封接”整体。

在上述步骤4】之前还包括将玻璃预制以除去易产生气泡的物质的步骤。

上述方法中所选的玻璃具有抗压和抗拉的特点，选用玻璃粉或者预制的玻璃坯，封接单元个数n可以取1～50，高温环境为800～1400℃，在封接时金属与玻璃封接的结构长度L为4～10mm，与玻璃封接的结构直径ΦD为2～50mm。

本发明所提供的另一种高温合金与玻璃非匹配封接方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】选用玻璃材料作为封接外层；选用高温合金作为封接内层，所选高温合金材料线膨胀系数小于所选玻璃的线膨胀系数；

2】封接外层按照需要装配封接内层数目及安装位置划分出n个独立的封接结构单元，n大于等于1，

3】对封接内层进行表面处理，使之在封接时被熔融的玻璃充分浸润；

4】将封接内层置于每一个结构单元内，一起置于一定的高温环境和惰性气氛环境中进行非匹配封接，之后，自然冷却，封接外层与封接内层紧密结合为一个具有适度应力的“压缩封接”整体。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明中仅用高温合金与玻璃两种材料封接为一体的方法即可达到提高产品密封能力的目的。此方法代替了传统的非金属零件压缩变形并辅以胶液填充的方法，密封结构更为简单，密封能力更强。

(2)本发明中采用的高温合金在高温环境下的机械性能更好，与玻璃非匹配封接形成的封接体的结构强度也较高。

(3)本发明中通过高温合金与玻璃非匹配封接形成的封接体在保证较高的密封能力和高温结构强度的同时首次实现了产品金属壳体和内部密封零件的集成化设计和模块化设计，小型化和轻质化程度较高，可应用于火箭、导弹、卫星、星际探测器等动力系统或控制系统火工装置。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的壳体结构示意图；

其中，1-壳体、2-玻璃、3-极针、L—玻璃封接结构长度ΦD—玻璃封接结构直径

具体实施方式

图1示出了本发明应用于火工装置的基本形式，它由壳体(1)、玻璃(2)和极针(3)组成。三者材料的线膨胀系数呈递减关系，壳体设计时按需要可以划分为n个独立的封接结构单元，n可以取1～50，封接所用的玻璃可以选用玻璃粉，也可以选用预制的玻璃坯。封接时，将玻璃填充在每个封接结构单元内，与壳体一起置于800～1400℃高温环境及惰性气氛环境中进行整体非匹配封接后，形成一个无缝连接的压缩整体(封接体)。本实施例中，极针材料选用柯伐合金，封接温度1000℃，氮气气氛环境，玻璃选用预制的玻璃管坯，以避免气体积聚在封接体中形成气泡，封接单元n取4。