采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法及其制备的钎焊接头技术

本申请提出了一种采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法，包括如下步骤：提供一单箔和两个AlxCoCrFeNi高熵合金，其中，0＜x＜0.3，单箔由元素Nb和Ni组成，Nb和Ni原子比范围为100％～95.3％；分别打磨两个AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位，得到两个待焊母材；清洗两个待焊母材的待焊部位和单箔；将一待焊母材、单箔及另一待焊母材依次层叠设置，形成待焊组件，其中单箔的相对两侧贴合相对应的待焊母材的待焊部位；在待焊组件的一侧放置压块，以压紧待焊组件；将压紧后的待焊组件放入钎焊炉中进行钎焊，加热温度至1280℃

【技术实现步骤摘要】
采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法及其制备的钎焊接头


[0001]本申请涉及焊接
，具体涉及一种采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法及其制备的钎焊接头。

技术介绍

[0002]高熵合金是由多主元混合引入“化学无序”而成的新型合金材料，具有抗辐照、耐极端低温、抗氧化、耐腐蚀、耐高温、组织稳定性好等特点，作为耐低温、抗辐照材料在核能、航空航天、民用等领域具有极大的应用价值，在核能领域可作为氦冷偏滤器材料。
[0003]AlxCoCrFeNi高熵合金为面心立方晶体结构，具有较好耐辐照及低温强韧性。据报道，AlxCoCrFeNi耐辐照特性显著优于M316不锈钢、锆合金、镍基合金等传统核能材料，热力学加工处理后的AlxCoCrFeNi纤维在室温、低温抗拉强度及延伸率分别高达1207MPa/7.8,1600MPa/17.5％，可用于耐极端低温零部件中。
[0004]当前受限设备及工艺的限制，很难实现复杂AlxCoCrFeNi高熵合金结构件的直接制造，因此，实现AlxCoCrFeNi高熵合金的可靠连接具有重要应用价值，由于AlxCoCrFeNi高熵合金具有五种组元，普通的熔化焊，如MIG焊、激光焊、电子束焊等高温条件下焊接接头往往发生复杂的物理化学反应，容易生成多种金属间化合物相弱化接头强度，同时，Al
X
CoCrFeNi体系高熵合金导电、耐热性能差，传统熔化焊焊后容易产生热裂纹。传统的钎焊采用Ni基如BNi
‑
2，BNi
‑
5钎料钎缝及母材容易生成硼化物，磷化物的脆硬相降低接头强度，Ti基钎料容易与Al
X
CoCrFeNi生成脆硬相，传统Ag基、Ni、Cu基等钎料焊后接头容易发生低温脆断，接头低温服役性能差。

技术实现思路

[0005]为此，本申请提供一种采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法及其制备的钎焊接头，以解决传统熔化焊焊后容易产生热裂纹、传统钎料钎缝容易生成不利脆硬相且低温服役性差的技术问题。
[0006]本申请提出了一种采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法，包括如下步骤：
[0007]提供一单箔和两个AlxCoCrFeNi高熵合金，其中，0＜x＜0.3，所述单箔由元素Nb和Ni组成，Nb和Ni原子比范围介于100％～95.3％；
[0008]分别打磨两个所述AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位，得到两个待焊母材；
[0009]清洗两个所述待焊母材的所述待焊部位和所述单箔；
[0010]将一所述待焊母材、所述单箔及另一所述待焊母材依次层叠设置，形成待焊组件，其中所述单箔的相对两侧贴合相对应的所述待焊母材的待焊部位；
[0011]在所述待焊组件的一侧放置压块，以压紧所述待焊组件；
[0012]将压紧后的所述待焊组件放入钎焊炉中进行钎焊，加热温度至1280℃
‑
1320℃，保温时间为2min
‑
360min，得到钎焊接头。
[0013]在一些实施例中，所述分别打磨两个所述AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位，得到两个待焊母材的步骤，具体包括：
[0014]依次采用400目、800目、1200目及2000目的砂纸对所述AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位进行打磨处理。
[0015]在一些实施例中，所述单箔的厚度范围为10μm
‑
100μm。
[0016]在一些实施例中，所述清洗两个所述待焊母材的所述待焊部位和所述单箔的步骤，具体包括：
[0017]将所述待焊母材和所述单箔浸入丙酮溶液中，采用超声波的方式清洗10min
‑
30min并烘干；
[0018]将烘干后的所述待焊母材和所述单箔浸入乙醇溶液中，采用超声波的方式清洗10min
‑
20min并烘干。
[0019]在一些实施例中，所述压块对所述待焊组件的施加压力为0.05N
‑
0.5N。
[0020]在一些实施例中，在所述钎焊炉中进行钎焊时，所述钎焊炉的炉腔抽真空至2
×
10
‑3Pa
‑
5.0
×
10
‑3Pa。
[0021]在一些实施例中，在所述钎焊之前，所述待焊组件的升温速率为5℃/min
‑
20℃/min。
[0022]在一些实施例中，在所述钎焊之后，焊接后的所述待焊组件的冷却速率为5℃/min
‑
10℃/min。
[0023]在一些实施例中，所述钎焊时，所述待焊组件加热温度至1280℃，保温时间为10min。
[0024]本申请还提出了一种钎焊接头，其特征在于，包括一单箔和两个AlxCoCrFeNi高熵合金，所述单箔连接于两个所述AlxCoCrFeNi高熵合金之间，其中，0＜x＜0.3，所述单箔由元素Nb和Ni组成，Nb和Ni原子比范围介于100％～95.3％。
[0025]上述方法制备的钎焊接头中，由于0＜x＜0.3，单箔中的Nb和Ni原子比范围介于100％～95.3％，单箔与AlxCoCrFeNi高熵合金接触后反应共晶反应生成为面心立方(FCC)的基体和Laves相片层状共晶组织，FCC具有耐辐照、耐低温性能，焊后接头受力时可以FCC相和Laves相交替滑移提升接头力学性能，且获得的钎焊接头界面组织均匀且无裂纹，没有其他脆硬相产生，钎焊接头连接强度高，具有较好的耐辐照、耐低温性能，可应用于航天、核能等极端服役环境领域，而x大于等于0.3,则高熵合金为面心立方和体心立方双相结构，高熵合金中Al含量较多，在溶解为Ni
‑
Nb液相后，冷却过程中Al易于Ni箔中的Ni反应，在钎缝中形成脆硬的B2相组织，易产生微裂纹，弱化接头力学性能。
附图说明
[0026]图1为本申请提出的钎焊接头的剖面结构示意图。
[0027]图2为本申请提出的钎焊接头的背散射照片图。
[0028]图3为本申请提出的钎焊接头的剪切断口形貌。
[0029]图4为本申请提出的采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法流程图。
[0030]图5为图4中的所述清洗两个所述待焊母材的所述待焊部位和所述单箔的步骤流程图。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0032]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一单箔和两个AlxCoCrFeNi高熵合金，其中，0＜x＜0.3，所述单箔由元素Nb和Ni组成，Nb和Ni原子比范围介于100％～95.3％；分别打磨两个所述AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位，得到两个待焊母材；清洗两个所述待焊母材的所述待焊部位和所述单箔；将一所述待焊母材、所述单箔及另一所述待焊母材依次层叠设置，形成待焊组件，其中所述单箔的相对两侧贴合相对应的所述待焊母材的待焊部位；在所述待焊组件的一侧放置压块，以压紧所述待焊组件；将压紧后的所述待焊组件放入钎焊炉中进行钎焊，加热温度至1280℃
‑
1320℃，保温时间为2min
‑
360min，得到钎焊接头。2.如权利要求1所述的采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法，其特征在于，所述分别打磨两个所述AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位，得到两个待焊母材的步骤，具体包括：依次采用400目、800目、1200目及2000目的砂纸对所述AlxCoCrFeNi高熵合金的待焊部位进行打磨处理。3.如权利要求1述的采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法，其特征在于，所述单箔的厚度范围为10μm
‑
100μm。4.如权利要求1所述的采用单箔钎焊AlxCoCrFeNi高熵合金的方法，其特征在于，所述清洗两个所述待焊母材的所述待焊部位和所述单箔的步骤，具体包括：将所述待焊母材和所述单箔浸入丙酮溶液中，采用超声波的方式清洗10min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓国，雷煜，胡胜鹏，付伟，周文龙，孙婕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：