[发明专利]一种镍基非晶钎料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于镍基高温合金钎焊的镍基非晶钎料，属于非晶钎料和镍基高温合金钎焊领域。

背景技术

镍基系列钎料因其钎焊接头强度高、抗氧化、耐腐蚀，耐高温等优异性能，特别适合高温合金的钎焊，在航空、航天、机电、能源领域应用十分广泛。晶态镍基钎料钎料本身组织中含有大量金属间化合物，导致钎料质地很脆而无法进行塑性加工，通常是以粉状、粘带状供应，一定程度上限制了镍基钎料的应用。同时，采用晶态镍基钎料焊接形成的钎缝中会形成大量共晶组织，钎缝的脆性增强，接头的强度和塑性降低。因此，晶态镍基钎料作为钎料其应用范围受到了限制。

采用急冷技术很容易实现镍基钎料的非晶化，易于制成所需箔带形状，更重要的是采用急冷技术制得的非晶态箔带成分均匀、使用方便、制备成本低、熔点低、流动性好、润湿性好、所形成的钎焊接头质量高等优点。因此，急冷技术制备非晶钎料得到越来越广泛的应用。

常规镍基高温合金钎料的主要成分是基体Ni及Cr、Si、B、Fe等元素，Ni-Cr-Si-B系镍基钎料中的非金属元素Si和B能显著降低钎料的熔点，但钎缝中的硅化物相在钎焊过程中不易消失，当Si元素在焊缝中超过一定量0.4wt％时，接头的韧性和高温性能急剧下降。而钎料中的B由于原子半径小，扩散系数大，比较容易向母材扩散。使钎缝中的含硼量降到极限溶解度以下，钎缝中的硼化物相就会消失。因此，必须对Ni-Cr-Si-B系镍基钎料进行成分优化，一方面消除钎料中有害的Si元素，降低B元素含量；另一方面通过向钎料中添加适量的Co、Al、Y元素，在提高钎料的抗氧化性、高温强度及起到固溶强化的效果外，还可以弥补因Si元素的去除和B元素的降低而引起的钎料熔化温度的提高，可降低钎料的熔化温度到与之匹配的钎焊温度。

为了降低镍基钎料的熔点并改善其焊接接头的力学性能，必须对常规的Ni-Cr-Si-B系合金钎料进行成分优化，同时，将优化后的镍基合金钎料制备成非晶箔带，在保证性能要求的同时进一步提高其实用性和易用性。

发明内容

本发明的目的是为了解决镍基钎料的可成型性、镍基高温合金钎焊接头力学性能问题。提供一种容易加工，钎焊接头性能优良的镍基非晶钎料，以替代常规的Ni-Cr-Si-B系镍基合金钎料。通过添加Co、Al、Y元素并去除Si元素和降低B元素优化了合金成分，采用单辊熔体甩带急冷技术将其制备成非晶箔带钎料，用于钎焊镍基高温合金，保证良好的钎焊工艺和接头力学性能。

本发明提供的一种镍基非晶钎料Ni_RestCr_aCo_bAl_cB_dY_e，其中15≤a≤20wt％；7≤b≤12wt％；3≤c≤5wt％；2≤d≤3.5wt％；0.2≤e≤0.4wt％，其余为镍，各组分质量之和为100％。

钎料制备方法与一般的单辊熔体甩带法相同。具体步骤为：(1)将纯度为99.9％以上的Ni、Cr、Co、Al及Al-B、Al-Y中间合金原材料粉碎并配比。(2)将上述配料置于电弧熔炼炉中，抽真空后感应熔炼。(3)将熔炼好的母合金锭粉碎，装入单辊熔体甩带设备中的石英管内，抽真空后并充入氩气。(4)感应加热石英管内的母合金，待其过热熔化后，在氩气压力作用下将熔体从石英玻璃管喷嘴中连续喷出至高速旋转的铜辊表面，使过热熔体在高于10⁵K/s的冷却速率下形成非晶箔带。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明的一种镍基非晶钎料做进一步说明。

表一：镍基非晶钎料成分实施实例

表1中第1至第9均为本发明的镍基非晶钎料实施实例，其液相线温度均低于1200℃，满足镍基高温合金钎焊工艺的需要。

具体的制备方法如下：

(1)将纯度为99.9％以上的Ni、Cr、Co、Al及Al-B、Al-Y中间合金原材料粉碎并配比至表1中的一种成分。将其置于真空熔炼炉中感应熔炼为合金锭。

(2)将合金锭粉碎，装入单辊熔体甩带设备中的石英管内，抽真空后并充入氩气。调整好石英管喷嘴与铜辊高度。

(3)感应加热石英管内的母合金，在氩气压力作用下将熔融的母合金熔体从石英玻璃管喷嘴中连续喷出至高速旋转的铜辊表面，使过热熔体在高于10⁵K/s的冷却速率下形成厚度为30μm至50μm镍基非晶箔带。