[发明专利]一种TZM和WRe异种合金的低温连接方法

说明书

本发明提供了一种TZM和WRe异种合金的低温连接方法，是以Ti粉作为活性中间层，通过放电等离子烧结技术对TZM合金与WRe合金在低于母材的再结晶温度下进行扩散焊接，获得TZM合金与WRe合金的连接件。通过本发明的焊接方法可保证母材不发生再结晶的同时，得到强度高、成型好的TZM/WRe异种合金连接件，接头室温剪切强度可达263MPa。

技术领域

本发明涉及一种异种难熔合金的低温连接方法，尤其涉及一种TZM/WRe异种合金的连接方法。

背景技术

TZM合金是在Mo基体中加入总量不超过1％的Ti和Zr而形成的一种高温合金。与纯钼相比，TZM合金具有更高的再结晶温度和高温强度。TZM合金应用广泛，如：利用其良好的抗蚀性，用于彩色显像管玻壳生产线上玻璃熔炉和用铂铑包复搅拌器的主轴；利用其高熔点的特性，用于制造有色金属的压铸模具；利用其高温高压下良好的力学性能，用于鱼雷发动机上的配气阀体、火箭喷嘴等军事构件。

WRe合金是由W和Re所组成的合金。Re的再结晶温度比W高500℃，且Re不存在塑脆转变温度。因此，Re的加入可显著改善W的室温脆性，降低塑脆转变温度，并能在一定的高温区域增强W的力学性能。随着国防工业及国民经济的迅速发展，WRe合金零部件在各领域的应用日益广泛，例如固体火箭发动机喷管、核燃料贮存和控制装置、极端环境热电偶及航空电磁机电接点材料等。

TZM合金和WRe合金连接在一起形成的复合结构，对于拓展TZM合金在高温环境中应用具有非常重要的意义。然而，由于TZM合金和WRe合金的物理、化学性能差异大(如熔点差异大)，使得两者之间的连接非常困难。目前主要采用熔焊、钎焊、固相扩散连接及瞬间液相连接来实现难熔合金的连接。但这些方法存在许多不足：熔焊容易产生裂纹，而且熔池中形成的新合金，往往具有较强的脆性，导致焊缝抗拉强度不高，难于制得高强度的接头；固相扩散连接及瞬间液相连接所需温度高、保温时间长，导致两者间的连接耗时、耗能，且容易出现严重的再结晶问题，导致材料力学性能大幅下降、工件变形；钎焊虽然连接温度较低，但由于钎料的熔点普遍较低，因此钎焊不仅难以充分发挥出难熔金属高温力学性能优异的长处，而且焊缝在高低温循环过程中极易开裂，导致气密性无法满足实际应用要求，严重限制了其应用范围。

放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering，SPS)，是近20年发展起来的一种新型的粉末快速烧结技术，多应用于难熔金属的粉末冶金领域。随着SPS技术的逐渐发展，人们发现其不但在粉末冶金领域有着传统方法无法逾越的优点，而且其在焊接领域也有独特的优势，能够实现同种、异种金属，甚至金属与陶瓷之间的直接连接。因此，通过实验摸索，采用SPS技术有望实现对TZM合金与WRe合金之间的可靠气密连接。

发明内容

针对现有难熔金属，尤其是TZM合金与WRe合金连接技术的不足之处，本发明的目的在于将放电等离子烧结技术用于难熔合金的固相扩散连接，提供一种添加Ti粉作为活性中间层的TZM和WRe异种合金的连接方法，降低焊接温度，以避免母合金再结晶的同时促进原子扩散，进而提高焊接接头的力学性能。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明TZM和WRe异种合金的低温连接方法，是以Ti粉作为活性中间层，通过放电等离子烧结技术对TZM合金与WRe合金在低于母材的再结晶温度下进行扩散焊接，从而获得TZM合金与WRe合金的连接件。具体包括如下步骤：

步骤1、

取待连接的TZM合金和WRe合金，对TZM合金和WRe合金的待连接表面进行预磨、抛光和超声清洗并真空干燥；

步骤2、

称量粒径在30～60μm的Ti粉；

步骤3、

取石墨模具，所述石墨模具包括上压头、下压头及石墨阴模；