[发明专利]利用非晶重熔合金化制备瞬时液相扩散连接中间层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶合金重熔冶金方法，具体说是涉及一种利用非晶重熔合金化制备瞬时液相扩散连接中间层的方法。该方法是利用市售的铁基、镍基、铜基及其它非晶合金箔为主要成分，叠加重熔制备多组元中间层。

背景技术

近年来随着材料科学的发展，新材料的不断出现，在生产应用中，经常遇到新材料本身或与其他材料的连接问题。然而这些新材料，如陶瓷、金属间化合物、非晶态材料、单晶合金及复合材料等，用传统的熔焊方法很难实现可靠的连接；另外一些特殊的高性能构件的制造，往往要求把性能差别较大的异种材料，如金属与陶瓷、铝与钢，金属与玻璃等连接在—起，这用传统的熔焊方法也难以实现。因此，这些材料的连接所涉及的范围要远远超出传统熔焊的概念。瞬时液相扩散焊（简称TLP扩散连接）是先进材料连接的一种有效方法，瞬时液相扩散连接具有接头质量好；工件变形小，焊接无残留等优点。中间层合金是TLP扩散连接过程最主要的影响因素之一。中间层合金成分是决定焊接接头的性能以及决定焊接时间长短，提高效率的主要因素，所以中间层的选择是一个关键且相对困难的过程，并且中间层的形状对整个过程也有很大的影响。作为中间层合金必须包含一些特殊的元素成分，主要考虑以下性能：中间层的化学成分要和母材接近，需添加一些降熔元素来保证中间层合金的液相线温度低于母材金属，并且这些降溶元素必须在母材中有一定的溶解度和扩散性。中间层合金不仅要保证焊接接头的机械性能满足使用要求，同样要保证化学性能，如氧化和抗腐蚀能力，中间层不能含有可能造成接头脆化或其他对接头不利的杂质元素，防止在焊接过程中生成金属间化合物等脆生相。中间层必须容易形成薄膜，这样才能更容易的放在待焊接母材的中间且容易实现润湿铺展，目前主要的中间层合金形状有粉状、膏状、带状和非晶合金箔状。其中非晶合金箔状中间层，成分均匀，润湿性好，含杂质少，是目前最有前途的中间层形状和发展方向。

目前工业用非晶合金箔通常都是通过熔炼-快速凝固制得，由于非晶形成能力的限制，能够通过快速凝固制得的非晶合金箔市售的并不多，能够作为瞬时液相扩散连接中间层的数量有限。因此，一方面利用现有的非晶材料做瞬时液相扩散连接的中间层，另一方面，需要一种新的方法，把两种或两种以上的非晶合金箔合成一种新的成分的中间层。

发明内容

本发明的目的正是根据瞬时液相连接工艺需要，针对现有非晶合金箔种类不足而提供的一种新的利用非晶重熔合金化制备瞬时液相扩散连接中间层的方法。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明利用非晶重熔合金化制备瞬时液相扩散连接中间层的方法采用以下步骤来实现：

a、根据需要连接的工件材料成分选取两种或三种化学成分与需要连接的工件材料成分接近的不同合金体系的非晶合金箔；

b、把选择好的非晶合金箔叠加在一起放置在需要连接的工件连接界面之间的间隙内；

c、在工件上施加3-6MPa压力，用氩气或氮气保护，通过电磁感应加热，加热速率为100-135℃/s，加热到重熔合金化温度；

d、在重熔合金化温度高于瞬时液相扩散连接温度30-50℃时，形成所需要的瞬时液相连接液态中间层，保温20-40s；然后迅速降到连接温度进行扩散连接，经过3～5min保温形成结合良好的接头。

本发明的有益效果如下：

本发明通过冶金过程制备多组元、低熔点、高纯度的中间层合金，且所采用的非晶合金箔带为市售的价格低廉产品，通过裁剪、装配、加压和感应加热，在高于连接温度30-50℃条件下实现不同成分非晶合金箔的重熔，而后直接通过瞬时液相扩散连接工艺形成接头。相比现有技术具有方法简便、成本低和效率高的优点，可以解决现有中间层成分组元构成不合理的现象，使得中间层的重熔制备与连接过程合二为一，具有高效节能的特点。

附图说明

图1是实施例1的接头组织图。

图2是实施例2的接头组织图。

具体实施方式

本发明以下将结合实例作进一步详述，但并不限制本发明。

实施例1

本实施例使用镍基钎料BNi2、铁基非晶合金箔Fe78Si9B13重熔形成一种新的铁镍基中间层，用来瞬时液相扩散连接T91耐热钢管，钢管外径63.5mm，壁厚3.5mm。该方法包括以下步骤：