一种用于Ti-6Al-4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法技术

本发明专利技术涉及焊接技术领域，公开了一种用于Ti

【技术实现步骤摘要】
一种用于Ti
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6Al
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体涉及一种用于Ti
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6Al
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法。

技术介绍

[0002]超导馈线系统作为核聚变堆关键部件之一，用来连接室温电源和低温超导磁体系统，实现超导磁体系统励磁电流的传输。超导馈线冷却系统的使用工况为极端条件，目前超导馈线系统的冷却管道温度分别为4.2K和77K。为了精准采集冷却管路上的温度参数，需要在4.2K和77K的冷却管道上布置有大量的测温座。一般的测温座由两种材料焊接而成，两种材料物理属性差异较大，在真空钎焊冷却过程中，易产生收缩应力造成钎焊面开裂，甚至钎焊面的失效，致使温度采集不精确或无法有效采集，而且根据工程实际要求，连接的孔洞率要小于1%，同时钎焊装配时无法做到紧贴，致使钎焊过程中产生焊接缺陷Ti
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6Al
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4V具有较低的密度，很高的强度，良好的塑性和韧性，良好的疲劳性能，有足够的抗腐烛性和高温强度，比强度高，是一种优良的轻质结构材料。近年来，Ti
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6Al
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4V越来越多应用在工程结构中，如航空航天、石油化工、船舶制造、仪器仪表、冶金工业、生物医学工程等领域。CuZrCr因其具有良好的力学性能和电导性能，被广泛的应用于电机制造、航空航天、交通运输、冶金、电力、电子、焊接工具等领域。Ti
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6Al
‑<br/>4V与CuZrCr的优质连接，可满足一些特殊结构部件的减重和功能要求，既能满足轻质高强的要求，又能满足导电性、导热性、耐烛性、耐磨性的要求，在航空航天、仪器仪表、造船、化工等领域拥有广阔的应用前景。而Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的连接是异种材料之间的连接，由于它们的材料物理性能差异较大使得二者的连接存在很多困难。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于Ti
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6Al
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法，填补了Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的真空钎焊工艺领域空白，解决Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的异种连接。
[0004]本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种用于Ti
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6Al
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法，所述方法采用Tu1无氧铜作为Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的连接过渡金属，具体步骤包括：对Ti
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6Al
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4V基体材料进行预处理，包括顺次进行的除油、冲洗和吹干；对Tu1无氧铜和CuZrC进行预处理，包括顺次进行的去氧化膜、冲洗和吹干；依次将Ti
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6Al
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4V、钎料、Tu1无氧铜、钎料、CuZrCr放置于钎焊夹具中装配形成钎焊件；将装配后的钎焊件整体放入真空钎焊炉内，执行真空钎焊步骤后开炉取出钎焊件，打开钎焊夹具即可。
[0005]优选地，所述除油、冲洗和吹干具体包括：
将Ti
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6Al
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4V基体材料浸入90℃的除油溶液中浸泡5分钟后，用流动热水冲洗，然后用干燥无油的压缩空气吹干；所述除油溶液按照氢氧化钠40g/L、碳酸钠30g/L、磷酸三钠30g/L、硅酸钠5g/L和水混合配比而成。
[0006]优选地，所述除油、冲洗步骤间还进行去氧化膜操作，具体包括：将Ti
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6Al
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4V基体材料浸入25℃按照硝酸60ml/L、盐酸50ml/L、氢氟酸5ml/L和水混合配比的溶液内浸泡5分钟后取出。
[0007]优选地，所述顺次进行的去氧化膜、冲洗和吹干具体包括：将Tu1无氧铜和CuZrC浸入40℃按照硫酸300~400ml/L、硝酸35ml/L、络合剂工业纯氯化铵10ml/L、缓蚀剂工业纯苯并三氮唑6ml/L和水混合配比的溶液内浸泡5分钟后取出，用去离子冲洗，然后用干燥无油的压缩空气吹干。
[0008]优选地，所述钎料为Ag68Cu28Ti4箔状钎料，所述钎料熔化温度为800~820℃。
[0009]优选地，所述钎焊夹具包括底板、上板和压紧螺栓，所述压紧螺栓穿过底板和上板上开设的通孔，并通过位于螺栓两端的螺母紧固由Ti
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6Al
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4V、钎料、Tu1无氧铜、钎料、CuZrCr构成的焊接样件。
[0010]优选地，所述真空钎焊步骤包括：关闭炉门，启动真空钎焊炉抽气系统；分步顺次执行升温、保温步骤后开炉取出焊接装置。
[0011]优选地，所述分步顺次执行升温、保温步骤具体：先升温至650℃，保温；再升温至870℃，保温；再升温至910℃，保温。
[0012]优选地，所述650℃的升温时间为120分钟且保温时间为60分钟；所述870℃的升温时间为60分钟且保温时间为90分钟；所述910℃的升温时间为20分钟且保温时间为15分钟。
[0013]优选地，启动真空钎焊炉抽气系统后的真空度不低于1
×
10
‑3Pa；在910℃保温后停止加热并在炉冷至60℃以下时开炉。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术创造性的提出了一种钎焊方法，采用Tu1无氧铜作为Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的连接过渡金属，填补Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的真空钎焊工艺领域空白，解决Ti
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4V与CuZrCr的异种连接，该方法可以克服Ti
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6Al
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4V与CuZrCr之间差异较大的物理属性，实现可靠的连接；匹配设计的钎焊夹具其结构简单，使用方便，能够确保基体材料和钎料的接触，实现钎焊的毛细和润湿作用，为钎焊过程提供操作基础，配合本专利技术的工艺步骤，解决Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的异种连接物理性能差异较大的问题，实现了可靠连接。
[0015]关于本专利技术相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。
附图说明
[0016]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、
目的和优点将会变得更明显：图1为实施例1中装配后钎焊件的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于Ti
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6Al
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法，其特征在于，所述方法采用Tu1无氧铜作为Ti
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6Al
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4V与CuZrCr的连接过渡金属，具体步骤包括：对Ti
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6Al
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4V基体材料进行预处理，包括顺次进行的除油、冲洗和吹干；对Tu1无氧铜和CuZrC进行预处理，包括顺次进行的去氧化膜、冲洗和吹干；依次将Ti
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6Al
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4V、钎料、Tu1无氧铜、钎料、CuZrCr放置于钎焊夹具中装配形成钎焊件；将装配后的钎焊件整体放入真空钎焊炉内，执行真空钎焊步骤后开炉取出钎焊件，打开钎焊夹具即可。2.根据权利要求1所述的用于Ti
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6Al
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法，其特征在于，所述除油、冲洗和吹干具体包括：将Ti
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6Al
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4V基体材料浸入90℃的除油溶液中浸泡5分钟后，用流动热水冲洗，然后用干燥无油的压缩空气吹干；所述除油溶液按照氢氧化钠40g/L、碳酸钠30g/L、磷酸三钠30g/L、硅酸钠5g/L和水混合配比而成。3.根据权利要求2所述的用于Ti
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法，其特征在于，所述除油、冲洗步骤间还进行去氧化膜操作，具体包括：将Ti
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6Al
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4V基体材料浸入25℃按照硝酸60ml/L、盐酸50ml/L、氢氟酸5ml/L和水混合配比的溶液内浸泡5分钟后取出。4.据权利要求1所述的用于Ti
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4V和CuZrCr连接的真空钎焊方法，其特征在于，所述顺次进行的去氧化膜、冲洗和吹干具体包括：将Tu1无氧铜和CuZrC浸入40℃按照硫酸300~400ml/L、硝酸35ml/L、络合剂工业纯氯化铵10ml/L、缓蚀剂工业纯苯并三氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈旭，李波，陶嘉，周能涛，赵东东，范小松，
申请(专利权)人：合肥聚能电物理高技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：