The invention relates to a method for preparing high temperature solder and brazing process and method, in particular to a high temperature for Ti based solder and its preparation method and brazing process of TiAl alloy brazing, mechanical properties and high temperature performance, low melting point solder, solder preparation and brazing technology to solve the problems such as complex existing solder joints. The filler metal according to the weight percentage of the invention is from Fe:10% to 30%, Mn:10% to 30%; Al, B, Co, Cr, Mg, Ag, Nb and Zn, one or more than two, the amount of addition is 0 to 5%, and the rest is Ti. Preparation method: weighing raw materials; two, the raw materials are put into smelting equipment in vacuum and argon into, then repeated melting and cooling; three, the master alloy melt after the meltspinningprocess, solder of the invention can be obtained by. The brazing filler metal foil is brazed according to the brazing process at 1100 ~ 1250 DEG C and 0 ~ 120min. Compared with the existing solder, the prepared solder has high melting point, excellent wettability and mechanical property, and the preparation and the soldering process of the solder are simple.
【技术实现步骤摘要】
一种TiAl基合金专用高温Ti基钎料及其制备方法和钎焊工艺
:本专利技术是一种用于TiAl基合金专用的高温Ti基钎料及其制备方法和钎焊工艺,它具体涉及TiAl基合金专用高温Ti基钎料、TiAl基合金专用高温Ti基钎料的制备方法以及TiAl基合金专用高温Ti基钎料的钎焊工艺。
技术介绍
:近年来,随着科技的不断发展,人们对航空发动机性能的要求也越来越高。其中发动机中最重要的性能指标就是发动机的热效率和推重比,而提高这两个性能指标最简单有效的办法就是使用新型轻质、耐高温的材料来代替传统的镍基高温合金。在最近几十年间,TiAl基合金由于具有密度低、弹性模量高以及良好的高温强度、抗蠕变和抗氧化等优点,被认为在航空航天领域中具有广阔的应用前景。近年来,随着对TiAl合金进行广泛、深入的研究,TiAl基合金的实用化已取得了巨大进步,部分合金已经广泛用于汽车或航空发动机的高温部件,如涡轮盘、叶片和气门阀等。但是,其原有的性能缺点,如室温延性低,热塑性变形能力差等仍然没有得到克服,所以由此带来的TiAl基合金连接困难问题也变得尤为突出。从现有国内外发表论文情况来看,TiAl基合金的连接技术主要分为熔焊(如弧焊、激光焊及电子束焊等)和固态焊接(如钎焊、扩散焊、自蔓延高温合成及摩擦焊等)。对TiAl基合金的熔焊方法的研究结果表明,熔焊方法虽然可以对TiAl基合金自身进行连接,但是熔焊的工艺性较差。这主要是由于TiAl基合金的本质脆性使其熔焊接头易产生裂纹。而与熔焊方法相比,固态连接方法具有热输入量小,焊接热循环过程控制相对容易,通过试验可以设计出符合TiAl基合金性能特点的连 ...
【技术保护点】
一种TiAl基合金专用高温Ti基钎料,其特征在于,钎料采用如下的成分和含量之一:(1)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:10%~15%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(2)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:15%~20%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(3)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:20%~25%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(4)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:25%~30%;A ...
【技术特征摘要】
1.一种TiAl基合金专用高温Ti基钎料,其特征在于,钎料采用如下的成分和含量之一:(1)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:10%~15%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(2)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:15%~20%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(3)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:20%~25%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(4)钎料按重量百分比Fe:10%~15%、Mn:25%~30%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(5)钎料按重量百分比Fe:15%~20%、Mn:10%~15%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(6)钎料按重量百分比Fe:15%~20%、Mn:15%~20%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(7)钎料按重量百分比Fe:15%~20%、Mn:20%~25%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(8)钎料按重量百分比Fe:15%~20%、Mn:25%~30%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(9)钎料按重量百分比Fe:20%~25%、Mn:10%~15%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(10)钎料按重量百分比Fe:20%~25%、Mn:15%~20%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(11)钎料按重量百分比Fe:20%~25%、Mn:20%~25%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(12)钎料按重量百分比Fe:20%~25%、Mn:25%~30%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(13)钎料按重量百分比Fe:25%~30%、Mn:10%~15%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(14)钎料按重量百分比Fe:25%~30%、Mn:15%~20%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(15)钎料按重量百分比Fe:25%~30%、Mn:20%~25%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti;(16)钎料按重量百分比Fe:25%~30%、Mn:25%~30%;Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn之一或两种以上,其中各元素的添加量为Al:0~5%、B:0~3%、Co:0~5%、Cr:0~5%、Mg:0~5%、Ag:0~4%、Nb:0~5%和Zn:0~4%;其余为Ti。2.一种权利要求1所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将Ti、Fe、Mn、Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn元素在电子天平上按照上述配方称量原材料,其中Ti、Fe、Mn、Al、B、Co、Cr、Mg、Ag、Nb和Zn元素的纯度均在99.9wt%以上;由于Mn元素在熔炼时会大量挥发,在配置成分是需对Mn元素进行元素补偿,经过多次试验,Mn元素的补偿率为1%~2%;(2)将按上述配方配置的原材料置于高真空Ar气氛保护非自耗电弧炉中;(3)熔炼前,炉内先抽真空至1×10-3~1×10-4Pa,充氩气洗炉2~4次后,抽真空至1×10-3~1×10-4Pa,再次充氩气至-0.035MP以上;(4)熔炼试样时,为了使铸态合金均匀,水冷铜坩埚内的样品在电磁搅拌作用下反复熔炼8~10次,并使用反倒拨棍翻转试样;(5)熔炼后的试样即是制备的TiAl基合金专用高温Ti基钎料母合金;(6)将母合金粉碎后,装入高真空单辊甩带机的石英玻璃管内;石英管喷嘴呈长方形,其长度为a=6~8mm;宽度b=0.5~1mm;(7)将石英玻璃管夹装在甩带机的感应加热圈中,并将其喷嘴至铜辊表面间距调整成0.2~0.3mm,以保证喷射在铜辊上的液体是平板流,而形成稳定流状态;(8)关闭炉门,采用机械泵抽真空至1.5×10-1Pa以上,分子泵抽高真空至3×10-3Pa以上,然后腔体充满高纯Ar气;(9)开启高频电源,将石英玻璃管内的母合金高频感应加热至完全均匀熔融后,其熔喷温度T=1100℃~1250℃,保温过热熔体1分钟;(10)开启电机,选用铜辊直径为230mm,铜辊宽度为40mm,并调整铜辊转速us=20~35m/s;(11)将Ar气压力调至0.2MPa,用高压氩气将石英玻璃管内的过热熔体连续喷射到高速旋转的冷却铜辊表面,液态金属由于受到急冷而成箔带状,从而得到TiAl基合金专用高温Ti基钎料;采用上述工艺制备的急冷钎料箔带厚度为0.040±0.003mm,且表面光洁,两侧平整;(12)将上述TiAl基合金专用高温Ti基钎料加工成厚度为20μm~30μm或30μm~40μm。3.一种权利要求1所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料的钎焊工艺,其特征在于:采用如下钎焊工艺之一:(1)在钎焊前,将所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料和TiAl基合金待焊试样在丙酮溶液、乙醇溶液中依次进行超声波清洗各20min,以去除表面杂质,取出吹干,并按TiAl基合金/钎料/TiAl基合金的顺序装配于钎焊夹具中,放入真空炉中进行钎焊,钎焊过程真空度不低于5×10-3Pa,首先以10℃/min的升温速率将试样加热至800℃,保温10min后以15℃/min的升温速率加热至1100℃~1150℃,保温0~30min;完成钎焊后随炉冷却至室温,将上述TiAl基合金专用高温Ti基钎料加工成厚度为20μm~30μm;(2)在钎焊前,将所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料和TiAl基合金待焊试样在丙酮溶液、乙醇溶液中依次进行超声波清洗各20min,以去除表面杂质,取出吹干,并按TiAl基合金/钎料/TiAl基合金的顺序装配于钎焊夹具中,放入真空炉中进行钎焊,钎焊过程真空度不低于5×10-3Pa,首先以10℃/min的升温速率将试样加热至800℃,保温10min后以15℃/min的升温速率加热至1100℃~1150℃,保温30~60min;完成钎焊后随炉冷却至室温,将上述TiAl基合金专用高温Ti基钎料加工成厚度为20μm~30μm;(3)在钎焊前,将所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料和TiAl基合金待焊试样在丙酮溶液、乙醇溶液中依次进行超声波清洗各20min,以去除表面杂质,取出吹干,并按TiAl基合金/钎料/TiAl基合金的顺序装配于钎焊夹具中,放入真空炉中进行钎焊,钎焊过程真空度不低于5×10-3Pa,首先以10℃/min的升温速率将试样加热至800℃,保温10min后以15℃/min的升温速率加热至1100℃~1150℃,保温60~90min;完成钎焊后随炉冷却至室温,将上述TiAl基合金专用高温Ti基钎料加工成厚度为20μm~30μm;(4)在钎焊前,将所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料和TiAl基合金待焊试样在丙酮溶液、乙醇溶液中依次进行超声波清洗各20min,以去除表面杂质,取出吹干,并按TiAl基合金/钎料/TiAl基合金的顺序装配于钎焊夹具中,放入真空炉中进行钎焊,钎焊过程真空度不低于5×10-3Pa,首先以10℃/min的升温速率将试样加热至800℃,保温10min后以15℃/min的升温速率加热至1100℃~1150℃,保温90~120min;完成钎焊后随炉冷却至室温,将上述TiAl基合金专用高温Ti基钎料加工成厚度为20μm~30μm;(5)在钎焊前,将所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料和TiAl基合金待焊试样在丙酮溶液、乙醇溶液中依次进行超声波清洗各20min,以去除表面杂质,取出吹干,并按TiAl基合金/钎料/TiAl基合金的顺序装配于钎焊夹具中,放入真空炉中进行钎焊,钎焊过程真空度不低于5×10-3Pa,首先以10℃/min的升温速率将试样加热至800℃,保温10min后以15℃/min的升温速率加热至1150℃~1200℃,保温0~30min;完成钎焊后随炉冷却至室温,将上述TiAl基合金专用高温Ti基钎料加工成厚度为20μm~30μm;(6)在钎焊前,将所述的TiAl基合金专用高温Ti基钎料和TiAl基合金待焊试样在丙酮溶液、乙醇溶液中依次进行超声波清洗各20min,以去除表面杂质,取出吹干,并按TiAl基合金/钎料/TiAl基合金的顺序装配于钎焊夹具中,放入真空炉中进行钎焊,钎焊过程真空度不低于5×10-3Pa,首先以10℃/min的升温速率将试样加热至800℃,保温10min后以15℃/min的升温速率加热至1150℃~1200℃,保温30~...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔡雨升,刘仁慈,崔玉友,杨锐,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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