[发明专利]一种W‑Cu合金同种材料的高强度连接工艺

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种W-Cu合金同种材料的高强度连接工艺。

背景技术

W-Cu合金兼具了W和Cu的诸多优异性能，其具有良好的导电导热性，高的强度和硬度，低的热膨胀系数，良好的耐电弧侵蚀性、抗高温氧化性及抗熔焊性等优异特征。广泛应用于能源、电力、航空航天、国防工业以及核工业等领域，主要涉及炮轨导弹头、火箭发动机喷管喉衬、喷嘴和燃气舵等部件，是一种极具有发展前进的高温复合材料。而在生产使用过程中，通常采用高温烧结以及热等静压等方式实现W-Cu合金之间的连接，其生产制造工艺繁琐复杂，成本投入较大，连接强度低，难以满足W-Cu合金的使用要求以及展现W-Cu合金的优异性能。W-Cu合金对气体杂质敏感性较大，以及易出现脆化物相和微孔，严重影响连接区域的气密性及承载能力，采用一般的连接方式难以满足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中连接W-Cu合金材料的强度较低等问题，本发明提供一种用于同种W-Cu合金的高强度连接工艺，以获得高强度的连接接头。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种W-Cu合金高强度连接工艺，包括以下步骤：

1)准备：对待钎焊的W-Cu合金和钎料进行清理，利用酸洗和砂子打磨除去表面的杂质、油污以及氧化膜，将W-Cu复合材料和钎料箔片置于丙酮中，采用超声波清洗10～15min，并进行干燥处理；

2)装配：将清洗后的钎料箔片置于W-Cu合金待焊表面之间，并紧贴装配于专用钎焊夹具中，控制钎缝间隙在20～50μm之间，确保连接的精度，在夹具上放置额定质量的压头并施加适量的压力，产生0.08～0.12MPa的恒定垂直压力；

3)钎焊连接：将装配好的夹具整体置于真空度不低于1.5×10^-3Pa的钎焊设备中，首先以10～20℃/min的速率升温至300～350℃，进行第一次保温15～20min，再以8～12℃/min的速率升温，进行第二次保温10～15min，再以4～6℃/min的速率继续升温至钎焊温度，保温时间为20～45min，再以4～6℃/min的速率冷却，冷却保温时间为5～10min，最后通入氩气，以50～60℃/min的速率冷却至200～250℃，随炉冷却至室温，完成钎焊，开炉取出被焊连接件即可。

作为优选，所述的钎料为：铜基钎料(Cu78.8％、Mn7.8％、Co4.7％、Ni2.4％、Zr3.5％、Ti2.8％)，钎焊温度为1010～1060℃；银基钎料(Ag70.5％、Cu23％、Ti3.8％、Ni2.5％、B0.2％)，钎焊温度为830～890℃，钎料厚度均为100～150μm。

作为优选，酸洗采用5％HF、20％HNO₃和75％H₂O溶液清洗W-Cu合金表面3～5min。

作为优选，所述的步骤(1)中，依次利用W28、W14、W7、W3.5号金相砂纸对待焊W-Cu合金表面进行打磨光滑，利用W5和W3.5号金相砂纸对钎料箔片表面进行打磨。

作为优选，所述的步骤(2)所述的钎缝间隙采用固定厚度的钢模控制，厚度尺寸为20～50μm。

作为优选，所述的步骤(3)中，利用Cu基钎料钎焊时，第二次保温温度为800～850℃，冷却保温温度为900～950℃；利用Ag基钎料钎焊时，第二次保温温度为600～650℃，冷却保温温度为700～750℃。

钎焊采用固液相连的方法，将W-Cu合金连接成复合件，保证其拥有较高的强度，同时可以满足W-Cu合金在各种复杂环境的应用，极大的展现其优异的性能特点。

有益效果：本发明操作简单、方便快捷，真空钎焊前无须对待焊W-Cu合金进行表面改性处理，实现W-Cu合金的直接焊接，无需保护措施，通过控制间隙、施加适量的压力以及通氩气保护快速急冷实现W-Cu合金的高强度连接，塑形性能优异，接头组织细密以及残余应力较小，连接工艺可重复再现，便于广泛推广应用。

附图说明

图1为具体实施方式1～4的钎焊结构件的结构示意图。

图2为具体实施方式1～4的高强度连接工艺曲线示意图。

图3为具体实施2得到的W-Cu合金的钎焊接头的扫描电镜照片。

图4为具体实施2得到的W-Cu合金的钎焊接头的弯曲断口微观形貌照片。

图5为具体实施3得到的W-Cu合金的钎焊接头的扫描电镜照片。

图6为具体实施3得到的W-Cu合金的钎焊接头的弯曲断口微观形貌照片。

具体实施方式

实施例1