一种含稀土成分的铜锰基钎料及其制备方法技术

技术编号：41797807 阅读：4 留言：0更新日期：2024-06-24 20:21

本发明专利技术提供一种含稀土成分的铜锰基钎料及其制备方法，钎料的化学表达式为：Cu<subgt;1‑X‑Y‑Z‑E‑D‑F</subgt;Mn<subgt;X</subgt;Ni<subgt;Y</subgt;Si<subgt;Z</subgt;Fe<subgt;E</subgt;B<subgt;D</subgt;R<subgt;F</subgt;，其中25.0%≤X≤33.0%，0%≤Y≤1.0%，0%≤Z≤1.0%，0%≤Y≤1.0%，0%≤E≤1.0%，0%≤D≤1.0%，0%≤F≤1.0%，R为稀土元素，通过高温熔炼等步骤制备而成。本发明专利技术的含稀土成分的铜锰基钎料，细化了铜锰基钎料的显微组织，抑制金属间化合物的生长，可以提高钎缝的力学性能，提高偏滤器部件的高温疲劳寿命。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钎焊，具体涉及一种含稀土成分的铜锰基钎料及其制备方法。

技术介绍

1、核聚变装置中偏滤器面向等离子和热沉材料分别为钨和cucrzr合金。east装置（全超导托卡马克核聚变实验装置（experimental advanced superconducting tokamak））运行期间，偏滤器靶板的热负荷可达20mw/m2，因此，要求钨和cucrzr连接接头在高热负荷条件下具有高的力学、组织稳定性和热疲劳性能。通常，钨和cucrzr合金的冶金连接需解决两个主要问题：(1)由于二者的熔点、热膨胀系数和弹性模量差异很大，焊接接头中必然存在很大的残余应力，易于开裂；（2）界面相容性差，通过钎焊或扩散焊直接连接力学、组织稳定性和热疲劳性能差。目前采用的主要办法是先将钨表面浇铸一层1~2mm厚的无氧铜（ofc）作为过渡层，最后连接ofc和cucrzr合金。

2、根据前述，连接ofc和cucrzr合金（即cu和cucrzr），可采用钎焊、电子束焊和热等静压焊等方法。面向等离子体部件由钨铜、cucrzr、不锈钢等构成，cu/cucrzr钎焊由于成本低、效率高得到大范围应用。cu/cucrzr钎焊时，要求钎焊温度大于900℃，由于ag受到中子辐照易嬗变成cd，在核聚变装置中禁止使用，ni元素不是低活化元素，质量百分比不能超过1%，因此现有技术中需要制备其他更适用于核聚变装置的钎料。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种含稀土成分的铜锰基钎料及其制备方法，以解决上述技术问题。

2、本专利技术提供一种含稀土成分的铜锰基钎料，其化学表达式为：cu1-x-y-z-e-d-fmnxniysizfeebdrf，其中x、y、z、e、d、f为质量百分比，25.0%≤x≤33.0%，0%≤y≤1.0%，0%≤z≤1.0%，0%≤y≤1.0%，0%≤e≤1.0%，0%≤d≤1.0%，0%≤f≤1.0%，r为稀土元素。

3、作为上述方案进一步的优先：

4、所述稀土元素为镧或钇。

5、本专利技术提供一种含稀土成分的铜锰基钎料的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤（一）、称取质量百分比分别为62.0%~75.0%的cu，25.0%~33.0%的mn，0%~1.0%的ni，0%~1.0%的si，0%~1.0%的fe，0%~1.0%的b，0%~1.0%的r，将称取后的纯金属单质表面去除氧化皮，依次在丙酮和无水酒精溶液中超声波清洗15~25min，烘干后得到配制的原料，备用；

7、步骤（二）、将步骤（一）配置的原料熔炼，原料摆放时将原料中的cu片放于上部，其余原料置于cu片下方；炉内抽真空，通入高纯氩气，使用50a~100a电弧慢慢熔化cu片，使熔化的铜片包裹其它原料；再用160a~300a电弧，使所有原料形成合金溶液，冷却后得到铸锭；

8、步骤（三）、将步骤（二）得到的铸锭翻转，再反复熔炼；

9、步骤（四）、将步骤（三）得到的铸锭置入适应管内，通过高频感应加热使铸锭熔化，通过气压调节阀，精密控制驱动金属液体喷出气压；喷射到高速旋转带水冷的铜辊上，获得钎料。

10、作为上述方案进一步的优先：

11、所述步骤（二）和步骤（三）的熔炼在非自损耗真空电弧炉中进行。

12、作为上述方案进一步的优先：

13、所述步骤（三）再反复熔炼的次数为5次。

14、作为上述方案进一步的优先：

15、所述步骤（二）中当真空度优于10-2pa后再通入高纯氩气。

16、本专利技术的有益效果具体如下：

17、本专利技术的含稀土成分的铜锰基钎料，强度高、塑性好，适用于高温及受热冲击的场合，在高温下也具有较高的强度；本专利技术通过在钎料中添加稀土成分，稀土元素具有表面活性，可有效抑制钎料金属间化合物的生长，细化晶粒，提高钎焊接头的高温强度、抗热冲击及抗蠕变性能，提高钎焊焊缝的热疲劳寿命；

18、本专利技术的含稀土成分的铜锰基钎料中，合金元素ni和si有助于增加相稳定性，另外少量的ni有利于提高接头强度和减少液态钎料的氧化，加入si和fe能增加接头强度和润湿性；微量的稀土元素，使钎料的晶粒细化和抑制金属间化合物的生成，提高接头强度及热疲劳寿命。

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【技术保护点】

1.一种含稀土成分的铜锰基钎料，其特征在于，其化学表达式为：Cu1-X-Y-Z-E-D-FMnXNiYSiZFeEBDRF，其中X、Y、Z、E、D、F为质量百分比，25.0%≤X≤33.0%，0%≤Y≤1.0%，0%≤Z≤1.0%，0%≤Y≤1.0%，0%≤E≤1.0%，0%≤D≤1.0%，0%≤F≤1.0%，R为稀土元素。

2.根据权利要求1所述的铜锰基钎料，其特征在于，所述稀土元素为镧或钇。

3.一种根据权利要求1或2所述的含稀土成分的铜锰基钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的含稀土成分的铜锰基钎料的制备方法，其特征在于，所述步骤（二）和步骤（三）的熔炼在非自损耗真空电弧炉中进行。

5.根据权利要求3所述的含稀土成分的铜锰基钎料的制备方法，其特征在于，所述步骤（三）再反复熔炼的次数为5次。

6.根据权利要求3所述的含稀土成分的铜锰基钎料的制备方法，其特征在于，所述步骤（二）中当真空度优于10-2Pa后再通入高纯氩气。

【技术特征摘要】

1.一种含稀土成分的铜锰基钎料，其特征在于，其化学表达式为：cu1-x-y-z-e-d-fmnxniysizfeebdrf，其中x、y、z、e、d、f为质量百分比，25.0%≤x≤33.0%，0%≤y≤1.0%，0%≤z≤1.0%，0%≤y≤1.0%，0%≤e≤1.0%，0%≤d≤1.0%，0%≤f≤1.0%，r为稀土元素。

2.根据权利要求1所述的铜锰基钎料，其特征在于，所述稀土元素为镧或钇。

3.一种根据权利要求1或2所述的含稀土...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩江，韦俊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：

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