[发明专利]用于W-Cu复合材料与不锈钢真空活性钎焊工艺的钎料及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于W-Cu复合材料与不锈钢真空活性钎焊工艺的钎料及方法，属于钎 焊领域。

背景技术

W-Cu复合材料兼具了W和Cu的诸多性能，其具有良好的导电导热性，高的强度 和硬度，低的热膨胀系数，良好的耐电弧侵蚀性、抗高温氧化性及抗熔焊性等优异特征。 广泛应用于能源、国防工业、航空航天、以及核工业等领域，主要涉及炮轨导弹头、火 箭发动机喷管喉衬、喷嘴和燃气舵等部件，是一种极具有发展前进的高温复合材料。不 锈钢具有良好的耐腐蚀、耐热性和较好的力学性能，适于制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐 高温和超低温的零部件及设备，应用领域十分广泛，其焊接性具有特殊性。在实际使用 过程中，W-Cu复合材料常会出现高温抗氧化性差、低温韧性不足等问题，无法满足在 高温及腐蚀环境中的持久使用，严重影响结构件的使用寿命和正常运作。为了进一步发 挥W-Cu复合材料和不锈钢的优越性能，弥补其弱势缺陷；W-Cu复合材料与不锈钢连 接成复合件，既可以充分发挥W-Cu复合材料的优良特征，又能展现不锈钢的优异性能， 提高了连接构件的整体性能，具有重大的实用价值。

W-Cu复合材料与不锈钢连接时，其物理化学性能差异较大，严重影响两者的性能。 而且W-Cu复合材料对气体杂质敏感性较大，以及易出现脆化物相和微孔，严重影响接 头的气密性及承载能力。W-Cu复合材料与不锈钢焊接时，循环热载荷对W-Cu复合材 料和不锈钢复合件产生不良影响，易出现焊合区晶粒粗大、组织脆化、残余应力、气体 杂质污染和应力集中等现象，接头断裂倾向增大，焊缝金属力学性能降低。而组织结构 变化和应力集中等问题是W-Cu复合材料与不锈钢焊接面临的重要问题。因此，以W-Cu 复合材料和不锈钢的连接技术来制备复合件的方式迫在眉急。

对于W-Cu复合材料与不锈钢的连接而言，钎焊特别是真空活性钎焊技术适合性更 好。同时采用一种性能优良和性价比高的填充材料，制定合理的焊接工艺是实现W-Cu 复合材料与不锈钢异种材料连接的关键。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于W-Cu复合材料 与不锈钢真空活性钎焊工艺的钎料及方法，钎料对W-Cu复合材料和不锈钢具有良好的 润滑性，熔化温度较低，钎料熔化均匀。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种用于W-Cu复合材料与不锈钢真空 活性钎焊工艺的钎料，所选钎料以重量百分比计的元素成分包括：Cu25％～33％，Ti1.0％～ 3.5％，Ni3.0％～5.0％，Zr1.0％～2.2％，Mn3.5％～7.0％，余量为Ag。

作为优选，所述钎焊用料由以下重量百分比的组分组成：Cu27％～33％，Ti1.0％～ 3.0％，Ni3.5％～4.5％，Zr1.2％～1.8％，Mn4.0％～6.0％，余量为Ag。

作为优选，所述钎料各组分质量百分比含量如下：Cu30％，Ti2.0％，Ni4.0％，Zr1.5％， Mn5.0％，余量为Ag。

作为优选，所述钎料为箔带状，厚度为100～150μm。

一种W-Cu复合材料与不锈钢的真空活性钎焊方法，包括以下步骤：

(1)准备阶段：对待钎焊的W-Cu复合材料和不锈钢试样截面进行清理，除去表面 的杂质、油污以及氧化膜，利用W28～W3.5号金相砂纸进行研磨光滑并具有一定的粗糙 度，将W-Cu复合材料、不锈钢及钎料箔片一起置于丙酮中，采用超声波清洗10～15min， 并进行烘干处理待用；

(2)装配阶段：将清洗烘干后的钎料箔片置于不锈钢和W-Cu复合材料待焊表面之 间，并紧贴装配于专用钎焊夹具中，确保连接的精度，在夹具上放置额定质量的压头， 产生0.02～0.04MPa的恒定垂直压力；

(3)钎焊连接阶段：将装配好的夹具整体置于真空度不低于1.5×10-3Pa的钎焊 设备中，首先以15～20℃/min的速率升温至300～350℃，保温10～15min，再以8～12℃ /min的速率升温至600～650℃，保温时间15～20min，再以4～6℃/min的速率继续升 温至钎焊温度810～860℃，保温时间15～45min，再以4～6℃/min的速率冷却至600～ 650℃，通入氩气快速冷却至室温，开炉取出被焊连接件即可。