[发明专利]一种高温合金连接用镍基箔带钎料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高温合金连接用镍基箔带钎料及其制备方法和应用，属于高温合金钎焊材料技术领域。该钎料化学成分(wt.％)：Cr 7.0～20.0％，Co 6.0～18.0％，W 2.0～10.0％，Al 0.5～6.5％，Mo 0.5～8.5％，Ti 0～7.0％，Si 0～7.0％，B 0～4.5％，Fe 0～5.5％，Ni为余量。该箔带钎料采用熔体快淬法制备，用于高温合金钎焊或TLP连接。加热温度为1170～1290℃，保温时间时间为10～300分钟。本发明解决了高温合金的高性能连接问题，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及高温合金连接技术领域，具体涉及一种高温合金连接用镍基箔带钎料及其制备方法和应用，该钎料合金适用于高温合金的真空钎焊。

背景技术

高温合金是指能在600℃以上高温环境下承受较大复杂应力，并具有表面稳定性的高合金化铁基、镍基或钴基奥氏体金属材料，近几十年来广泛应用于各种工业燃气轮机与航空发动机的热端零部件中。但是，因涡轮工作叶片、导向叶片等零部件在设计上通常采用复杂的内部冷却结构，仅依靠精密铸造技术较难实现其最终结构，故需要以可靠的连接技术对分体铸造的复杂叶片和零部件进行高性能连接。

近几年由于叶片材料频繁更新和叶片使役环境愈发苛刻，现有的高温钎焊材料已较难满足其使用需求，故急需研发工艺性良好，高温力学性能优良的新型高温合金钎焊材料，以解决镍基和钴基高温合金的高性能连接问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温合金连接用镍基箔带钎料及其制备方法和应用，所制备的箔带钎料可有效解决在苛刻环境工作的高温合金零部件的连接问题，具有重要的应用价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高温合金连接用镍基箔带钎料，该钎料为箔带状镍基合金；按重量百分含量计，该钎料的化学成分为：Cr 7.0～20.0％，Co 6.0～18.0％，W2.0～10.0％，Al 0.5～6.5％，Mo 0.5～8.5％，Ti 0～7.0％，Si 0～7.0％，B 0～4.5％，Fe 0～5.5％，Ni为余量；

该镍基箔带钎料化学成分中，Ti优选为0.1～3.5wt.％，Si优选为1.0～3.5wt.％，B优选为0.5～2.5wt.％，Fe优选为0～2.0％。

所述镍基箔带钎料宽度为7～20mm，厚度为0.02～0.06mm。

所述镍基箔带钎料的制备过程包括如下步骤：

(1)按照所述钎料的化学成分配料，并采用真空感应炉熔炼出钎料的母合金锭，熔炼工艺为：精炼温度1410～1490℃，精炼时间20～25分钟，使用钢锭模浇注合金锭，并对合金表面进行吹砂清理。

(2)通过熔体快淬法将母合金锭制备成所需规格的箔带，所述熔体快淬法的工艺参数为：铜辊转速20～30m/s，喷射压力25～40kPa，熔体温度1400℃～1480℃；将所制备的箔带收集起来，即为所述镍基箔带钎料。

所述镍基箔带钎料应用于镍基或钴基高温合金材料的钎焊或TLP连接。焊接过程中，将箔带点焊定位于工件表面后，将工件放置于真空钎焊炉内进行钎焊，钎焊时间为10～300分钟，炉内真空度不低于5×10^-2Pa。钎焊连接后，接头在980℃/100MPa条件下的持久寿命不低于100h。

本发明设计思想及原理如下：

为解决高温合金接头越来越高的使用温度和性能要求，本发明制备的钎料以镍为基体，通过加入硼和硅降低钎料熔点并提高钎料流动性，加入铝、钛元素进行γ′强化，加入钨、铬、钴、钼、铁等元素对焊缝基体进行固溶强化，从而全面提高接头的高温力学性能。

本发明的有益效果是：