[发明专利]一种用于钎焊钼铼合金的钎料和制备方法及钎焊方法

说明书

技术领域

本发明属于异种新材料特种连接技术领域，具体包括钎焊钼铼合金的钎料、制备方 法及钎焊工艺。

背景技术

钼铼合金(Mo-50Re)在室温下的抗拉强度可达1000MPa以上，延伸率在20％以 上，具有熔点高、高温性能好、导热及导电性能好、膨胀系数小、抗热震性能好、抗磨 损性能和抗腐蚀性能强、高声速等特性，使其在化学、冶金及金属加工、电子工业、航 空航天和核工业以及军事等领域获得广泛的应用，且是非常有应用前景的难熔金属材料 之一。常作为结构包套材料用于空间核反应堆的热离子交换器，制成箔材和极细丝材作 为弹性元件用于加热器、热电偶等高温设备中(效果好且使用寿命长)。钼铼合金耐磨性 好，抗电弧烧蚀性强，故可广泛应用于电子元器件中。随着对钼及钼合金的进一步研究 和在各个领域中更加广泛的应用，开展钼合金焊接技术的研究工作显得尤为重要和迫 切，提高钼铼合金的焊接性、获得优质焊接接头是进一步拓宽钼铼合金应用范围的重要 条件。

钼铼合金是高温难熔金属合金，由于其本身的特点，使得钼铼合金的焊接还存在很 多的问题。钼铼合金对氧、碳、氮十分敏感，其中氧影响最大，具有高温氧化的特点。 在焊接过程中，微量的氧元素都会使钼铼合金形成淬硬相并在晶界处偏析；在焊接接头 中还会产生很大热应力，导致焊接裂纹增大；在高温下，钼铼合金中的钼元素还会迅速 氧化，形成一层氧化膜，阻碍焊接过程进行。本发明钼铼合金高温真空钎焊是在真空中 进行，加热均匀，钎焊温度相对较低，避免了空气杂质污染及热循环造成的晶粒长大和 沉淀硬化，具有极大发展前景。

对于钼铼合金材料连接而言，钎焊特别是真空钎焊方法适合性更好。寻找一种性能 优良和性价比高的填充材料，制定合理的焊接工艺，改善气孔、裂纹等焊接缺陷的产生， 是实现钼铼合金异种材料连接的关键。目前，尚未看到钼铼合金钎焊连接技术的相关报 道。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供本发明提供一种钎焊钼铼 合金的钎料和制备方法及钎焊工艺，以获得良好性能的连接接头。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种钎焊钼铼合金的钎料，所选钎料以 重量百分比计的元素成分包括：Cr17.5％～19.5％，Si6.5％～8.5％，B0～1.5％，W0～5％， 余量为Ni。

作为优选，所选钎料以重量百分比计的元素成分包括：Cr18.5％～19.5％，Si7％～ 8％，B0～1.5％，W0～3％，余量为Ni。

作为优选，所选钎料以重量百分比计的元素成分包括：Cr19％，Si7.3％，B0.5％， W2％，其余为Ni。

一种用于钎焊钼铼合金的钎料，加入一定量的Si元素适当的降低了钎料的熔化温 度，促进了钎焊接头固溶体的形成；加入适量的B有利于钎料细化晶粒和提高钎料的高 温性能；Cr的添加提高了该钎料的抗氧化性和耐蚀性；W能增强钎料与钼铼合金的润 湿性，同时提高焊缝强度，同时大量的Ni元素有利于提高合金钎料的高温性能，促进 钎料与钼铼合金的固溶冶金反应，提高钎焊接头的综合性能。

一种钎焊钼铼合金的钎料的制备方法，包括以下步骤：

1)按质量百分比称取高纯度的Cr颗粒、Si颗粒、B颗粒、W颗粒和Ni颗粒制得 混合物，放入加有丙酮的容器中，在20℃左右的温度下进行超声清洗15～20min；

2)将步骤1超声清洗后的混合物在30～50℃的温度下烘干，得到干燥的混合物；

3)将混合物Cr、B、Si、W和Ni采用真空感应熔炼的方法制备成分均匀的钎料 母合金，将制备出的母合金碾碎后，装入高真空单辊甩带机的石英玻璃管内；

4)将石英玻璃管夹装在甩带机的电感应加热圈中，并将其喷嘴至铜辊表面间距调 整为100～150μm；

5)关闭炉门，采用机械泵抽真空至1.5×10^-3Pa，然后采用分子泵抽高真空，高真 空度不低于9×10^-5Pa，然后腔体充满高纯Ar气至220～250mbar；

6)开启电机，使铜辊转速u_s在28～33m/s的范围内，再开启高频电源，将石英玻 璃管内的母合金高频感应加热至完全均匀熔融后，保温过热熔体60s～80s；