[发明专利]一种新型γ-TiAl合金置氢高温钎料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种γ‑TiAl合金置氢高温钎料，所用物料及其重量配比为：TiH2粉占总重量的63～68wt.%，Ni粉占总重量的13～16wt.%，Cu粉占总重量的13～16wt.%，V粉占总重量的0.2～0.5wt.%，C粉占总重量的0.1～0.3wt.%。本发明中的钎料制备所需设备简单，制备过程简便，不含有Ag等贵金属，成本相对较低，制备的钎料为粉末形态，能够满足不同形状接头钎焊的需要。使用此前料所得到的γ‑TiAl合金钎焊接头性能优越，在高温下仍然具有较好的力学性能，可用于γ‑TiAl合金构件的制造，尤其是高温环境使用构件的制备。

技术领域

本发明涉及钎料材料领域，具体为一种可钎焊γ-TiAl合金并且接头具有良好高温力学性能的新型置氢Ti基高温钎料及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有高比强，耐腐蚀、高弹性模量的优点，γ-TiAl合金还具有高温抗蠕变的特点，是航空航天材料中最具发展潜力的一类材料。γ-TiAl合金与高温合金及高温陶瓷材料的性能对比，γ-TiAl基合金的比强度比寿命、导热性，韧性及可加工性均优于或接近于高温合金，而密度却大为减少，是650~1000℃使用的最佳候选材料。此外，γ-TiAl合金凭借比强度高、刚性好、良好的高温力学性能等优点，被认为在航空、航天、汽车等领域有着广泛的应用前景。但是γ-TiAl合金在实际生产应用过程中，必然会涉及焊接问题，包括其自身的焊接及与其它材料的焊接。γ-TiAl合金熔点高，硬度大，国内外学者对γ-TiAl合金的焊接展开了相关研究，根据当今文献及相关报道表明，使用钎焊方法连接γ-TiAl合金是一种较为合适的方法。但对于钎焊γ-TiAl合金，难点则在于钎料与母材极易发生反应，并生成脆性相，从而从某种程度上降低了接头性能，也就意味着界面结构的控制对于TiAl合金的连接有着极其重要的意义。现有钎料大体上可分为Al基、Ag基、Ni基、Ti基四大类钎料。Al基钎料包括纯Al、BAlSi-4等钎料；Ag基钎料包括纯Ag、BAg-8、Ag-Cu共晶钎料、Ag-Cu-Ni-Ti、Ag-Cu-Ni-Li；Ni基包括BNi-2、Ni-Cr-B-Si等钎料；Ti基钎料包括Ti-Ni、Ti-15Cu-15Ni、Ti-Zr-Ni-Cu等钎料。但是现有钎料存在以下问题：1、对母材的溶蚀较严重，接头处出现大量稳定的TiAl₃相，焊接接头强度较低。2、Ag基钎料钎焊时，银不与TiAl基体反应，但是铜与TiAl反应剧烈并形成连续的反应层，在界面处可以观察到Ti3Al相，AlCuTi相和AlCu₂Ti相，接头强度随着环境温度的升高而急剧降低。3、使用Ni基高温钎料钎焊TiAl合金，钎缝与母材间生成AlNi2Ti层，导致硬度增加，同时脆性增大，影响接头强度。4、Ti基钎料常常使用Cu元素降低钎料熔点，但温度较低时元素扩散不充分，而较高时生成的脆性反应层厚度太大，影响接头强度的提高。5、钎焊效果较好的钎料成本高，例如Ag基钎料的价格为4500元/千克。6、现有钎料大部分钎料为圆环状或箔片状钎料，不能满足特殊形式接头的需求。

因此，提供一种价格相对较低的新型γ-TiAl合金高温粉末钎料则重要的现实意义和紧迫性。

发明内容

为了克服上述现有技术中γ-TiAl合金钎焊接头800℃左右工作环境下，强度大幅较低，所用钎料成本较高、钎料很难获得广泛的应用、适用接头形式受限这一问题，本发明提供一种价格相对较低，且γ-TiAl合金钎焊接头800℃左右环境下强度较高的新型钎料及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种新型γ-TiAl合金置氢高温钎料，其特征在于：所用物料及其重量配比为：TiH₂粉占总重量的63～68wt.%，Ni粉占总重量的13～16wt.%，Cu粉占总重量的13～16wt.%，V粉占总重量的0.2～0.5wt.%，C粉占总重量的0.1～0.3wt.%。