用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料，由以下组分按照质量百分比组成：Cr为6.0％～9.0％，Si为5.0％～9.0％，Fe为3.0％～6.0％，Zr为5.0％～9.0％，B为2.5％～4.5％，其余为Ni，总计为100％。本发明专利技术还公开了该种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料的制备方法。本发明专利技术的非晶态高熵合金钎料，具有优良的强度、韧性及耐蚀性能，不易形成脆性金属间化合物相，易于获得高性能钽/钢钎接接头；该高性能非晶合金钎料与异质母材的润湿性好，钎焊操作工艺简单，方便高效，对钎焊工艺适应性好，过程易于掌控及实现自动化，便于工程推广。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料，由以下组分按照质量百分比组成：Cr为6.0％～9.0％，Si为5.0％～9.0％，Fe为3.0％～6.0％，Zr为5.0％～9.0％，B为2.5％～4.5％，其余为Ni，总计为100％。本专利技术还公开了该种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料的制备方法。本专利技术的非晶态高熵合金钎料，具有优良的强度、韧性及耐蚀性能，不易形成脆性金属间化合物相，易于获得高性能钽/钢钎接接头；该高性能非晶合金钎料与异质母材的润湿性好，钎焊操作工艺简单，方便高效，对钎焊工艺适应性好，过程易于掌控及实现自动化，便于工程推广。【专利说明】
本专利技术属于焊接材料
，涉及一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎 料，本专利技术还涉及该种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料的制备方法。
技术介绍
钽金属具有优异的高温性能、极高的抗腐蚀性、较高的延展性，在化工、电子、医疗 和原子能工业等领域应用广泛。但作为稀贵金属，钽常以钢结构衬里的形式使用。这种钽 包覆钢复合结构兼具钽与钢的性能优势，但其制备及使用过程不可避免地涉及到钽与钢的 焊接问题。 目前，国内外关于钽/钢的焊接方法有电子束焊、氩弧焊、氦弧焊等。钽为难熔金 属，在上述熔焊过程中钽未熔化而钢早已熔化，致使焊接熔池偏移，严重影响焊接质量；同 时，钽与钢相熔性差，在焊接接头产生大量的Fe2Ta、TaC等脆性金属间化合物，导致接头力 学性能下降。 为了实现钽/钢的有效焊接，一则需要避免熔化焊而采用钎焊方法，提高焊接质 量；二则需要选择合适的焊接材料，抑制脆性金属间化合物，提升接头性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料，解决了现有技 术中的焊接方法易形成硬脆的金属间化合物导致开裂，不易于获得高性能制件的问题。 本专利技术的另一目的是提供一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料的制备方 法。 本专利技术采用的技术方案是，一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料，由以下 组分按照质量百分比组成：Cr为6. 0%?9. 0%，Si为5. 0%?9. 0%，Fe为3. 0%?6. 0%， Zr为5. 0%?9. 0%，B为2. 5%?4. 5%，其余为Ni，总计为100%。 本专利技术采用的另一技术方案是，一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料的制 备方法，按照以下步骤实施： 步骤1、利用超高真空电弧炉熔配母合金： 按照质量百分比称量以下组分：Cr为6. 0%?9. 0%，Si为5. 0%?9. 0%，Fe为 3. 0%?6. 0%，Zr为5. 0%?9· 0%，B为2. 5%?4. 5%，其余为Ni，总计为100%，各组分 均为高纯金属，在超高真空电弧炉中熔配得到母合金； 步骤2、将熔制好的母合金利用高频感应加热重新熔化，应用单辊急冷快速凝固装 置制备成厚度为50 μ m?80 μ m，宽为6mm?8mm，长为Im?2m的非晶态高商合金箔材，即 成。 本专利技术的有益效果是，该高性能非晶态高熵合金钎料具有优良的强度、韧性及耐 蚀性能，不易形成脆性金属间化合物相，易于获得高性能钽/钢钎接接头；该高性能非晶合 金钎料与异质母材的润湿性好，钎焊操作工艺简单，方便高效，对钎焊工艺适应性好，过程 易于掌控及实现自动化，便于工程推广。 【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。 本专利技术用于钎焊钽与钢的非晶钎料，由以下组分按照质量百分比组成：Cr为 6.0%?9.0%，Si*5.0%?9.0%，FeS3.0%?6.0%，ZrS5.0%?9.0%，B*2.5%? 4. 5%，其余为Ni，总计为100%。 在本专利技术的钎料成分中，对各化学元素的组成及含量限定理由分别叙述如下： 为了提高钽与钢钎接接头的力学性能，需要获得钎缝金属的化学成分处在形成 高熵合金的主元含量范围。针对具体待焊母材金属钽与钢的成分特点，合金主元选择 Ni-Fe-Si-Zr-Cr五元合金。主要原因有四点：①钎焊过程中母材的熔化以及近缝区母材 向熔池中的溶解不可避免，为预防焊缝产生脆性金属间化合物，焊缝目标成分中须含有Fe ; ②Zr与Ni与活性金属Ta具有很好的相容性，用之可有效抑制脆性金属间化合物产生；③ 通过在钎料中添加 B、Si元素，一为降熔，二为活化去膜；④Cr的加入可有效提高钎料的成 形性和钎接强度，也能够改善焊缝与钢的熔合性，提高钎接界面结合性能。 该钎料属高熵合金，其急冷快速凝固态为非晶箔材，经过焊接过程，形成的钎缝金 属为Ni-Fe-Si-Zr-Cr等主元组成的晶态高j：商合金，上述多主元非晶高j：商合金钎料焊后形 成的钎缝基本上消除脆性金属间化合物，接头性能较高。 本专利技术用于钎焊钽与钢的非晶钎料的制备方法，按照以下步骤实施： 步骤1、利用超高真空电弧炉熔配母合金： 按照质量百分比称量以下组分：Cr为6. 0%?9. 0%，Si为5. 0%?9. 0%，Fe为 3. 0%?6. 0%，Zr为5. 0%?9· 0%，B为2. 5%?4. 5%，其余为Ni，总计为100%，各组分 均为高纯金属，在超高真空电弧炉中恪配制得母合金； 步骤2、将熔制好的母合金利用高频感应加热重新熔化，应用单辊急冷快速凝固装 置制备成厚度为50 μ m?80 μ m，宽为6mm?8mm，长为Im?2m的非晶态高商合金箔材，即 成。 采用上述的制备得到的非晶合金钎料箔材，在钎焊钽/钢的试样接头装配时，先 将箔材置于待焊钽与钢的待焊界面之间，然后按照常规真空钎焊方法对装配好了的接头进 行加热、保温和凝固，实现钽/钢的钎接。 表1为本专利技术四个实施例的钎料组分含量表 【权利要求】1. 一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料，其特征在于，由以下组分按照质量百 分比组成：Cr 为 6. 0%?9. 0%，Si 为 5. 0%?9. 0%，Fe 为 3. 0%?6. 0%，Zr 为 5. 0%? 9. 0%，B为2. 5%?4. 5%，其余为Ni，总计为100%。2. -种权利要求1所述该种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料的制备方法，其特 征在于，按照以下步骤实施： 步骤1、利用超高真空电弧炉熔配母合金： 按照质量百分比称量以下组分：Cr为6. 0 %?9. 0 %，Si为5. 0 %?9. 0 %，Fe为 3. 0%?6. 0%，Zr为5. 0%?9. 0%，B为2. 5%?4. 5%，其余为Ni，总计为100%，各组分 均为高纯金属，在超高真空电弧炉中熔配得到母合金； 步骤2、将熔制好的母合金利用高频感应加热重新熔化，应用单辊急冷快速凝固装置制 备成厚度为50 y m?80 y m，宽为6mm?8mm，长为lm?2m的非晶态高商合金箔材，S卩成。【文档编号】C22C45/04GK104480412SQ201410729341【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日 【专利技术者】翟秋亚, 徐锦锋 申请人:西安理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钎接钽与钢用非晶态高熵合金钎料，其特征在于，由以下组分按照质量百分比组成：Cr为6.0％～9.0％，Si为5.0％～9.0％，Fe为3.0％～6.0％，Zr为5.0％～9.0％，B为2.5％～4.5％，其余为Ni，总计为100％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟秋亚，徐锦锋，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61