一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法，首先将Ti60与TiBw/TC4进行机械加工得到合适尺寸的试样，将得到的待连接的Ti60与TiBw/TC4的连接面放入丙酮溶液中超声清洗；将TiZrNiCu+B粉状钎料置于待连接的Ti60与TiBw/TC4的连接面之间，装配成Ti60/TiZrNiCu+B/TiBw/TC4依次叠加的装配件；而后得到的装配件放置在真空加热炉中，抽真空，再通电加热，随后冷却即可。本发明专利技术采用TiZrNiCu+B复合钎料，通过高温钎焊过程，Ti元素与B元素发生原位反应生成TiB增强体，增强了钎缝连接强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合钎料的开发并将其应用于钎焊中实现钎焊接头的高强度连接，具体地说是一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4复合材料的方法。
技术介绍
我们知道，相较于传统钎料，复合钎料有以下几个方面的优势。其一，由于添加的增强相熔点高、强度大，可以通过复合效应起到增强钎料强度的作用；其二，在钎焊过程中增强相并不熔化，它在焊缝中形成具有毛细作用的框架结构，利于钎料润湿铺展能力的提升；其三，由于添加相的热膨胀系数一般较钎料低很多，所以添加相的加入能够明显地降低钎料体系的热膨胀系数，从而实现对接头中残余热应力的缓解，提升接头力学性能。尽管复合钎料具有许多传统钎料无法比拟的优点，但因颗粒或纤维状的增强相在向钎料中添加前是已制备好的，最终接头中增强相的尺寸将受最初粒度的限制，一般是微米级甚至毫米级。另外，还存在直接添加的增强相易在接头中产生偏聚、增强相与基体之间不易润湿、生产成本较高等问题。原位自生技术是在钎焊过程中通过控制混合物粉末中元素与元素之间的化学反应以及熔体的生长，原位生成增强相，从而实现对基体材料增强。由于反应合成的增强相内生于基体中，不仅增强相与基体之间具有较好的相容性，而且还避免了外加增强相的污染问题和增强相与基体界面之间的化学反应问题。并且原位自生增强相的尺寸可受钎焊工艺控制，在基体中的分布均匀。TiB晶须是一种可通过原位自生合成的非常具有前景的增强相，目前，关于其在钎焊中的应用还较少，很具有研究价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，采用TiZrNiCu+B复合钎料，实现Ti60与TiBw/TC4复合材料可靠连接的方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法，其特征在于步骤如下：（一）、将Ti60和TiBw/TC4复合材料进行机械加工，得到待连接的Ti60和TiBw/TC4复合材料；（二）、将步骤（一）得到的待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面采用砂纸打磨后抛光，再将Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面放入丙酮溶液中超声清洗5min~30min；（三）、将TiZrNiCu+B复合钎料均匀铺于待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面之间，装配成Ti60/TiZrNiCu+B复合钎料/TiBw/TC4复合材料依次叠加的装配件；其中控制TiZrNiCu+B复合钎料粉层厚度为50~100μm；所述TiZrNiCu+B复合钎料中B含量为0.5%~3%；（四）将步骤（三）得到的装配件放置在真空加热炉中，抽真空，当真空度达到(1.3~2.0)×10-5Pa时，再通电加热，控制升温速度为10~30℃/min，升温至900℃~1060℃，然后保温为0min~30min，再冷却，控制冷却速度为3℃/min~10℃/min，冷却至600℃后，再随炉冷却，即完成采用TiZrNiCu+B复合钎料对Ti60与TiBw/TC4的钎焊连接。进一步，所述步骤（二）中超声清洗的时间为15min。进一步，所述TiZrNiCu+B复合钎料中B含量为1%~2%。进一步，所述步骤（四）中真空加热炉真空度到达1.5×10-5Pa时，再通电加热，控制升温速度为10℃/min，升温至940℃，保温时间为10min，冷却速度为5℃/min。本专利技术采用上述技术方案，能够实现Ti60与TiBw/TC4复合材料接头的连接。首先，Ti与Zr、Ni和Cu等元素反应形成化合物，实现冶金连接；其次，活性元素Ti与B在高温下反应生成了TiB晶须增强相，从一定程度上提高了接头的力学性能，特别是钎料中添加B粉通过原位反应生成增强相对钎缝起到增强作用。通过控制钎焊温度(900℃~1060℃)和保温时间(0min~30min)，实现对TiB合成量多少以及反应层分布的控制，进而控制钎焊接头的显微组织和力学性能，成功实现了Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接，获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，经测试，接头的室温平均剪切强度达到368.8MPa，本专利技术主要应用于将较小尺寸或形状简单的Ti60与TiBw/TC4复合材料零部件连接起来，以获得较大尺寸或形状复杂的构件，能有效提高钎焊接头的抗剪切强度，具有极大的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。实施例1：一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法，其步骤如下：（一）、将Ti60和TiBw/TC4复合材料进行机械加工，得到待连接的Ti60和TiBw/TC4复合材料；（二）、将步骤（一）得到的待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面采用砂纸打磨后抛光，再将Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面放入丙酮溶液中超声清洗5min；（三）、将TiZrNiCu+B复合钎料均匀铺于待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面之间，装配成Ti60/TiZrNiCu+B复合钎料/TiBw/TC4复合材料依次叠加的装配件；其中控制TiZrNiCu+B复合钎料粉层厚度为50μm；所述TiZrNiCu+B复合钎料中B含量为0.5%；（四）将步骤（三）得到的装配件放置在真空加热炉中，抽真空，当真空度达到(1.3~2.0)×10-5Pa时，再通电加热，控制升温速度为30℃/min，升温至900℃，然后保温为30min，再冷却，控制冷却速度为10℃/min，冷却至600℃后，再随炉冷却，即完成采用TiZrNiCu+B复合钎料对Ti60与TiBw/TC4的钎焊连接。本专利技术能够实现Ti60与TiBw/TC4复合材料接头的连接，通过控制钎焊温度和保温时间，实现对TiB晶须状增强相合成量多少以及反应层分布的控制，进而控制钎焊接头的显微组织和性能，成功实现了Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接。实施例2：一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法，其步骤如下：（一）、将Ti60和TiBw/TC4复合材料进行机械加工，得到待连接的Ti60和TiBw/TC4复合材料；（二）、将步骤（一）得到的待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面采用砂纸打磨后抛光，再将Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面放入丙酮溶液中超声清洗30min；（三）、将TiZrNiCu+B复合钎料均匀铺于待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面之间，装配成Ti60/TiZrNiCu+B复合钎料/TiBw/TC4复合材料依次叠加的装配件；其中控制TiZrNiCu+B复合钎料粉层厚度为100μm；所述TiZrNiCu+B复合钎料中B含量为3%；（四）将步骤（三）得到的装配件放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法，其特征在于步骤如下：（一）、将Ti60和TiBw/TC4复合材料进行机械加工，得到待连接的Ti60和TiBw/TC4复合材料；（二）、将步骤（一）得到的待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面采用砂纸打磨后抛光，再将Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面放入丙酮溶液中超声清洗5min~30min；（三）、将TiZrNiCu+B复合钎料均匀铺于待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面之间，装配成Ti60 /TiZrNiCu+B复合钎料/ TiBw/TC4复合材料依次叠加的装配件；其中控制TiZrNiCu+B复合钎料粉层厚度为50~100μm；所述TiZrNiCu+B复合钎料中B含量为0.5%~3%；（四）将步骤（三）得到的装配件放置在真空加热炉中，抽真空，当真空度达到(1.3~2.0)×10‑5 Pa 时，再通电加热，控制升温速度为10~30℃/min，升温至900℃~1060℃，然后保温为0min ~30min，再冷却，控制冷却速度为3℃/min~10℃/min，冷却至600℃后，再随炉冷却，即完成采用TiZrNiCu+B复合钎料对Ti60与TiBw/TC4的钎焊连接。...

【技术特征摘要】
1.一种采用TiZrNiCu+B复合钎料连接Ti60与TiBw/TC4的方法，其特征在于步骤如下：
（一）、将Ti60和TiBw/TC4复合材料进行机械加工，得到待连接的Ti60和TiBw/TC4复合材料；
（二）、将步骤（一）得到的待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面采用砂纸打磨后抛光，再将Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面放入丙酮溶液中超声清洗5min~30min；
（三）、将TiZrNiCu+B复合钎料均匀铺于待连接的Ti60与TiBw/TC4复合材料的连接面之间，装配成Ti60/TiZrNiCu+B复合钎料/TiBw/TC4复合材料依次叠加的装配件；其中控制TiZrNiCu+B复合钎料粉层厚度为50~100μm；所述TiZrNiCu+B复合钎料中B含量为0.5%~3%；
（四）将步骤（三）得到的装配件放置在真空加热炉中，抽真空，当真空度达到(1.3~2.0)×10-5Pa时，再通电加热，控制升温速度为10~30℃/min，升温至900℃~1060℃，然后保温为0min~30mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓国，张特，付伟，刘多，胡胜鹏，曹健，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37