[发明专利]一种钼铼合金无中间层扩散连接方法

说明书

一种钼铼合金无中间层扩散连接方法，本发明涉及合金焊接技术领域。本发明要解决现有钼铼合金连接主要采用中间层极性焊接，但中间层的引入会使工艺流程复杂，而且中间层材料的种类也会对材料的高温性能产生影响。方法：超声波清洗；装配管状钼铼合金，放入扩散炉内；运行扩散炉完成焊接。本发明具有施加温度低、接头焊接缺陷少的优点，接头质量显著提升。并且加工形状及尺寸不受限制，更适合实际工业生产。本发明不引入中间层材料、高温性能不受中间层影响。本发明用于钼铼合金的对焊。

技术领域

本发明涉及合金焊接技术领域。

背景技术

钼和铼属于稀有金属，钼铼合金具有熔点和沸点高、蒸气压很低、密度高、高温硬度和高温强度高等诸多优良的高温性能，在金属加工、电子工业、航天航空和核工业以及军事等领域都有着非常广泛的应用。当前广泛应用的压水堆中所使用的燃料棒，其主要材质便是钼铼合金。由于钼铼合金具有明显的低温脆断倾向，且在焊接过程中会产生很大的热应力，焊接接头处往往存在大量裂纹和气孔。对于熔焊工艺，其焊接温度过高会导致热影响区和焊缝的晶粒粗大，使接头力学性能严重下降，若采用电子束焊，受制于真空室尺寸，焊接工件不能太大，因此不具应用价值。电阻焊和摩擦焊的方法都不适用于复杂结构工件或者工件的精细结构，不能大批量生产。而钎焊方法使用的钎料熔点较低，会降低材料本身的高温使用性能。

扩散焊作为一种固态连接方法，具有其他焊接方法无法比拟的优势。扩散焊在真空中进行，不存在气体杂质对接头的影响，通过对不同构件进行扩散连接，产品不需要进行二次加工，并可实现机械加工中无法实现的复杂结构。目前针对钼铼合金的扩散连接技术主要集中在带中间层扩散焊方面，但中间层的引入会使工艺流程复杂，而且中间层材料的种类也会对材料的高温性能产生影响，因此研究钼铼合金直接扩散连接具有重大意义。

发明内容

本发明要解决现有钼铼合金连接主要采用中间层极性焊接，但中间层的引入会使工艺流程复杂，而且中间层材料的种类也会对材料的高温性能产生影响，因此提供一种钼铼合金无中间层扩散连接方法。

一种钼铼合金无中间层扩散连接方法，具体按以下步骤进行：

一、将管状钼铼合金浸入到丙酮中，进行超声波清洗；

二、将两段步骤一清洗后的管状钼铼合金采用夹具装配固定，然后放入扩散炉内，关闭炉门，抽真空，设置扩散炉加压装置压力为0.9～1.1MPa；

三、运行扩散炉程序，程序设置为：起始温度为室温，控制升温速率为5～20℃/min，升温至1300～1600℃；然后控制扩散炉加压装置压力为10MPa，保温1～3h，随炉冷却至室温，完成。

进一步的，步骤二所述钼铼合金成分质量百分含量：Re为12～15％、C＜0.01％、N＜0.01％、O＜0.01％和余量为Mo。

进一步的，步骤二所述夹具为石墨材质。所述石墨材质的夹具分为上层石墨块和下层石墨块。下层石墨块设置多个装配管状钼铼合金的凹槽。

进一步的，步骤二将两段管状钼铼合金的待焊面紧密固定装配在一起。

本发明的有益效果是：

本发明中钼铼合金表面在施加的高温和压力下，被连接表面相互接触，接触的表面发生微观塑性变形形成结合层，随后两者的原子经过足够长的时间发生充分的互扩散，从而形成整体可靠的连接。

本发明相比熔焊方法具有诸多优点。采用熔焊方法要在焊缝的某一个点上施加温度，这样就会造成施加位置的温度明显高于其他部位，温度分布不均匀，局部受热多，容易造成残余应力、裂纹等缺陷。而扩散焊材料在炉内整体受热，温度分布均匀。因此本发明具有施加温度低、接头焊接缺陷(主要为裂纹和气孔)少的优点，接头质量显著提升。

本发明相比电阻焊和摩擦焊方法，具有加工形状及尺寸不受限制的优点，更适合实际工业生产。