一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法技术

本发明专利技术提供一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，本发明专利技术首先根据复合阳极基体的形状要求，设计并加工得到复合阳极基体的基础组件，然后再经包套成形、热等静压扩散连接处理、机械加工、高温排气处理得到复合阳极基体成品。本发明专利技术的制备方法生产效率高，制备得到的复合阳极基体具有高温强度高、动平衡精度高的优点。的优点。的优点。

A method of preparing multilayer composite anode matrix by diffusion bonding

【技术实现步骤摘要】
一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法


[0001]本专利技术属于X射线管用阳极靶材制备
，尤其涉及一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法。

技术介绍

[0002]X射线管用以产生X射线，在医学诊断、安全检查和无损探伤等各个领域发挥着重要的作用。X射线管的工作原理为利用阴极灯丝加热激发出来的热电子，在加速电场的作用下撞击阳极靶材；在撞击过程中大约1％的能量转化为X射线，而剩余约99％的能量转化为热能，从而导致阳极靶材受撞击部位温升很快。而在X射线管加载过程中，阳极靶材的焦斑温度超过2300℃，TZM基体工作温度超过1400℃。
[0003]目前，常见的大功率X射线管用旋转阳极靶的结构为采用钨铼合金作为轨道层且和钼合金进行复合，再在钼合金底面焊接石墨层。由于钨具有原子序数高、熔点高、高温时蒸气压力低等优点，常被用作靶面材料使用，在钨中添加少量的铼可以极大提高靶面耐电子轰击能力，有效降低剂量衰减速度，提高靶盘使用寿命；而钼合金比重约为钨铼合金的1/2，比热却为钨铼合金的2倍以上，因此重量相同钼合金基体的阳极靶材能够明显增加靶盘的输出功率，热容量可以提高2倍以上。此外，石墨具有比热大、比重小、辐射系数大、散热快等特点，因此，常将石墨与阳极靶材的基体材料进行复合得到多层阳极复合靶材，具有重量轻，比热大，冷却时间可缩短50％以上的优点。
[0004]专利技术专利CN105039902B公开了一种利用热扩散技术连接石墨与钼的方法，首先将石墨块和钼片表面预处理，制备Ti/Zr钎料薄片，然后将石墨块、Ti/Zr钎料薄片和钼片依次叠加放入真空熔炼炉通入氩气进行热扩散连接，实践证明此种制备工艺焊缝处杂质气体含量较高，而且每炉只能生产一件，生产效率较低。
[0005]专利技术专利CN105397264A公开了一种钼与石墨真空热压扩散焊接方法，首先将钼和石墨放置于焊接夹具中，形成焊接组件；然后将焊接组件置于真空热压炉中进行真空升温压制处理，从而实现对钼和石墨的压力扩散焊；实践证明此种工艺连接处由于C和Mo直接形成固溶体硬脆相，导致接头在高低温热循环使用条件下容易开裂，而且每炉次只能生产一件，生产效率较低。
[0006]专利技术专利CN109048030A公开了一种TZM与石墨异种材料的SPS扩散焊接方法，以钛箔作为中间过渡层，然后通过放电等离子烧结技术(SPS)对TZM与石墨异种材料进行固相扩散焊接，从而获得TZM与石墨异种材料的连接件；实践证明此方法制造条件要求较高，无法批量化生产且成本较高，成品率较低。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足及缺陷，本专利技术旨在提供一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，本专利技术首先根据复合阳极基体的形状要求，设计并加工得到复合阳极基体的基础组件，然后再经包套成形、热等静压扩散连接处理、机械加工、高温排气处理得到复
合阳极基体成品。本专利技术的制备方法生产效率高，制备得到的复合阳极基体具有高温强度高、动平衡精度高的优点。
[0008]本专利技术第一方面提供一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，采用如下的技术方案：
[0009]一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，包括如下步骤：
[0010]步骤一、首先根据复合阳极基体的形状要求，设计并加工得到复合阳极基体的基础组件，所述基础组件包括从上到下依次叠放的钨合金靶面坯件、钼合金基体坯件、石墨基体坯件，所述钼合金基体坯件与所述石墨基体坯件的接触面之间添加有中间过渡层材料；
[0011]步骤二、将所述基础组件放入到包套中，然后将包套进行真空脱气处理，再将包套抽气口进行封焊处理得到包套成型件；
[0012]步骤三、将所述包套成型件进行热等静压扩散连接处理；
[0013]步骤四、将热等静压扩散连接处理后的包套成型件去除包套后按照复合阳极基体的形状要求，进行机械加工处理得到机加工后复合阳极基体；
[0014]步骤五、将机加工后复合阳极基体先进行清洗再进行高温排气处理，得到复合阳极基体成品。
[0015]本专利技术中首先根据复合阳极基体的形状要求，设计并加工得到钨合金靶面坯件、钼合金基体坯件、石墨基体坯件，再经包套成形、热等静压扩散连接处理、机械加工、高温排气处理得到复合阳极基体成品；由于钨合金靶面坯件、钼合金基体坯件属于变形态合金件，且进一步真空热处理得到的，因此，相比于传统粉末冶金具有致密度高、强度高的优点，使得最终得到的复合阳极基体成品具有高温强度高、动平衡精度高等优点。进一步地，本专利技术中通过热等静压扩散连接处理使得钨合金靶面坯件与钼合金基体坯件之间的接触面实现连接，经过结合层原子一段时间的相互扩散，界面上形成扩散层，最终实现钨合金靶面坯件与钼合金基体坯件之间产生牢靠的稳定性连接界面；同时通过热等静压扩散连接处理使得钼合金基体坯件与石墨基体坯件之间的接触面实现连接，结过中间过渡层材料与钼合金基体坯件、石墨基体坯件之间的原子相互扩散，最终实现钼合金基体坯件与石墨基体坯件之间产生牢靠的稳定性连接界面。此外，本专利技术中每炉次装炉量与炉膛大小有关，炉膛越大，装炉量越多，本专利技术热等静压扩散连接处理一般每炉次100片以上，每天一炉次，生产效率相较于高温真空热压焊接工艺(1片/炉，每天/炉)大幅度提升。
[0016]在上述扩散连接制备多层复合阳极基体的方法中，作为一种优选实施方式，在步骤一中，所述钨合金靶面坯件采用钨合金为原料经塑性加工和/或机加工、真空热处理制得；优选地，所述钨合金中，铼的质量分数为0
‑
10％(比如0.5％、1％、2％、3％、5％、7％、9％)，余量为钨；优选地，所述钨合金中，铼的质量分数为0
‑
10％(比如0.5％、1％、2％、3％、5％、7％、9％)，碳化物的质量分数≤1％(比如0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％)，余量为钨，其中碳化物为HfC、TaC、ZrC中的一种或多种；优选地，所述真空热处理的温度为1500
‑
1700℃(比如1550℃、1600℃、1650℃)，保温时间为60
‑
120min(比如80min、100min、110min)，真空度≤5
×
10
‑4Pa。
[0017]本专利技术中的钨合金靶面坯件采用钨合金为原料经塑性加工、真空热处理制得，其中，经塑性加工(比如冲压或旋压成伞状)能够进一步提高钨合金靶面坯件的致密度和强度，真空热处理能够除去钨合金靶面坯件表面污染、氧化及内部的残余气体，避免在后续的
热等静压扩散连接处理中导致连接处强度偏低或扩散连接失败，本专利技术中钨合金是通过粉末冶金/真空熔炼结合变形加工工艺获得的；在钨合金中加入铼元素，能够有效改善钨的塑性，提高钨合金靶面坯件的抗冲击性能，而铼含量过高，则造成成本偏高、性能浪费。本专利技术中的钨合金靶面坯件的形状、厚度等取决于复合阳极基体成品的设计要求，现有复合阳极基体成品中，钨合金靶面坯件的形状一般为伞状，厚度为1
‑
1.5mm，因此，通常为了留本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、首先根据复合阳极基体的形状要求，设计并加工得到复合阳极基体的基础组件，所述基础组件包括从上到下依次叠放的钨合金靶面坯件、钼合金基体坯件、石墨基体坯件，所述钼合金基体坯件与所述石墨基体坯件的接触面之间添加有中间过渡层材料；步骤二、将所述基础组件放入到包套中，然后将包套进行真空脱气处理，再将包套抽气口进行封焊处理得到包套成型件；步骤三、将所述包套成型件进行热等静压扩散连接处理；步骤四、将热等静压扩散连接处理后的包套成型件去除包套后按照复合阳极基体的形状要求，进行机械加工处理得到机加工后复合阳极基体；步骤五、将机加工后复合阳极基体先进行清洗再进行高温排气处理，得到复合阳极基体成品。2.根据权利要求1所述的扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，其特征在于，在步骤一中，所述钨合金靶面坯件采用钨合金为原料经塑性加工和/或机加工、真空热处理制得；优选地，所述钨合金中，铼的质量分数为0
‑
10％，余量为钨；优选地，所述钨合金中，铼的质量分数为0
‑
10％，碳化物的质量分数≤1％，余量为钨，其中碳化物为HfC、TaC、ZrC中的一种或多种；优选地，所述真空热处理的温度为1500
‑
1700℃，保温时间为60
‑
120min，真空度≤5
×
10
‑4Pa。3.根据权利要求1或2所述的扩散连接制备多层复合阳极基体的方法，其特征在于，在步骤一中，所述钼合金基体坯件采用钼合金为原料经塑性加工和/或机加工、真空热处理制得；优选地，所述钼合金为Mo
‑
Ti
‑
Zr合金、Mo
‑
Hf
‑
C合金、Mo
‑
La合金中的一种；优选地，在所述Mo
‑
Ti
‑
Zr合金中以质量分数计，Ti：0.40
‑
0.55％，Zr：0.06
‑
0.12％，C：0.01
‑
0.04％，余量为Mo；优选地，在所述Mo
‑
Hf
‑
C合金中以质量分数计，Hf：0.8
‑
1.2％，C：0.05
‑
0.12％，余量为Mo；优选地，在所述Mo

【专利技术属性】
技术研发人员：董帝，熊宁，王铁军，康聚磊，王寅，弓艳飞，
申请(专利权)人：安泰天龙北京钨钼科技有限公司安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：