[发明专利]一种高温合金与无氧铜环形件扩散连接方法

说明书

本发明提出了一种高温合金与无氧铜环形件扩散连接方法。该方法包括环形件的制备、包套的制备、装配、热等静压前处理、热等静压过程控制和后期处理等步骤。本发明提出的一种高温合金与无氧铜环形件扩散连接方法是采取热等静压扩散连接技术，使无氧铜在高温高压环境下与高温合金环形件发成扩散连接，成形高温合金与无氧铜环形连接件。该方法有效地避免连接层剥落、掉块、分层及与基体分离的问题，降低了连接层孔隙率，实现良好的冶金结合。

技术领域

本发明属于航空航天制造领域，特别是涉及高温合金与无氧铜环形件扩散连接方面。

背景技术

高温合金，具有优异的高温强度，良好的抗氧化、抗热腐蚀、抗蠕变、疲劳性能、断裂韧性等综合性能，广泛用于航空航天领域。近些年，国内大量选用了低膨胀系数的高温合金，用于制作涡轮发动机用环形零部件，如高压压气机后机匣、承力环、隔热环、燃烧室封严环、蜂窝座和涡轮外环等；及火箭发动机推力燃烧室、排气导管和集流箱等。

在高温合金与无氧铜进行异种材料连接时，采用传统的焊接、钎焊、直接扩散焊方法，存在连接层剥落、掉块、分层及与基体分离问题，且连接层孔隙率较高。

热等静压扩散连接技术，是在高温、高压的作用下，被连接材料的原子快速移动、相互扩散，最终材料在表面紧密接触，在固态下连接在一起的工艺。相比于传统的焊接、钎焊等技术，该技术具有连接强度高、微观结构完整、扭曲度小、能实现不同材料之间的连接等优点。由于界面不产生液相，界面结合强度与母材相同，可实现良好的冶金结合。

发明内容

在此，本文提出一种高温合金与无氧铜热等静压扩散连接方法，解决上述问题。本发明提供的高温合金与无氧铜环形件扩散连接方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)制备高温合金环形件。根据高温合金与无氧铜环形连接件的结构特征制备出高温合金环形件。

2)制备无氧铜包套。根据无氧铜层厚度和连接件形状设计并加工出合理的无氧铜包套，该包套包括顶板和U形筒体，包套厚度较连接件铜层厚度留出一定加工余量。为保证连接件尺寸精度，U形筒体以高温合金环形件尺寸为基准，符合间隙配合。即U形筒体与高温合金环形件内径和外径接触面留出一定间隙。顶板和U形筒体装配，符合间隙配合。

3)进行装配。将高温合金环形件装配进U形筒体内，再将顶板装配在U形筒体上。

4)真空处理和封焊。装配后，采用真空电子束焊进行封焊。

5)热等静压扩散连接。将上述封焊好的包套放进热等静压设备，在高温高压环境下，使无氧铜包套与高温合金环形件发生扩散连接，生成连接件的半成品。

6)后期加工。利用机械加工的方法，去除多余无氧铜，得到高温合金与无氧铜环形连接件。

7)所述步骤1中，高温合金环形件材料为GH907，采用机械加工制备，表面进行抛光处理，并对表面进行丙酮超声清洗。

8)所述步骤2中，包套的顶板和U形筒体，采用机械加工制备，与高温合金件表面接触面进行抛光处理，并进行丙酮超声清洗。

9)所述步骤4中，真空电子束封焊的真空度在10^-3Pa以上。

10)所述步骤5中，热等静压处理时，在2小时内使热等静压设备的压力达到100～120MPa；再在2小时内将温度升温到620～700℃；保温保压2～3小时；经6小时以上将温度降到室温，最后再降压。

11)本发明提供的高温合金与无氧铜环形件扩散连接方法是通过热等静压技术对高温合金环形件表面扩散连接一层无氧铜层。这种方法能够较好地实现高温合金和无氧铜的连接，避免连接层剥落、掉块、分层及与基体分离，连接层孔隙率较低。并且，铜层厚度可以变动，增加了其适用范围。

附图说明