异种高强钛合金扩散焊接方法技术

本发明专利技术提供一种异种高强钛合金扩散焊接方法，包括如下步骤：(1)试样表面清理：对两种钛合金待焊表面进行打磨并抛光，使其粗糙度Ra≤1.0μm，然后采用酸液去除待焊表面氧化膜，焊接前用酒精擦拭待焊表面，去除表面杂质残留，冷风吹干；(2)试样装炉：将步骤(1)所得的表面清理干净的两种钛合金对接；(3)扩散焊接：将步骤(2)所得的试样置于真空热压炉上压头和下压头之间，然后进行扩散焊接，保持试样与压头之间良好的轴向对中性，通过上压头对待焊试样施加压力5

【技术实现步骤摘要】
异种高强钛合金扩散焊接方法


[0001]本专利技术属于异种高强金属扩散焊接
，具体涉及钛合金TC4与钛合金Ti80两种材质的异种高强钛合金扩散焊接方法。

技术介绍

[0002]装甲车辆作为最重要的陆基武器装备之一，是陆军装备的主战力量。“一代材料、一代装备”，装甲材料的轻量化和防护性能提升，是近年来研究热点，对于提高装甲车辆作战性能具有重要的意义。为了解决装甲车辆轻量化与高生存力二者之间的矛盾，世界各军事强国均非常重视装甲钛合金的研究。
[0003]轻量化是装甲车辆发展方向及研发重点，可显著提高装备机动性能及作战能力。装甲车辆的基体装甲金属材料除了要具备轻量化特点外，还应具有良好的抗弹性能、工艺性能和环境适应性能等。常见的金属基体装甲材料有装甲钢、装甲铝合金、装甲镁合金和装甲钛合金4种，而钛合金是一种轻质高强的装甲材料，具有密度低、比强度高、耐高低温、耐腐蚀等优点。所以，装甲钛合金的综合性能最优，可同时满足抗弹性能、工艺性能和环境适应性能三方面的要求。
[0004]目前，国内外装甲车辆均已开始采用高比强度钛合金作为钢质、铝制替代材料，不但可以减重，还有优异的抗弹性能和极强的耐海水、耐盐雾腐蚀性能。随着钛合金在装甲车辆上应用推广，我国兵工领域基本形成共识，确定了以TC4为主的第一代装甲钛合金材料发展思路。同时，近十余年研究结果表明，采用单一材质钛合金作为装甲材料防护性能提升有限，无法满足未来装甲车辆发展需求，高强度叠层钛合金提供了新的设计解决方案。相比于传统低强度、高延伸率叠层金属复合材料，高强度叠层钛合金采用高强度、低延伸率异种钛合金材料制备而成，复合难度大幅提升，目前国内尚属空白，缺乏关键技术和机理方面研究和突破，需要进行技术攻关。
[0005]中国专利CN107030367A公开了一种钛合金与不锈钢的异种金属扩散焊方法，该焊接方法包括以下步骤：对钛合金和不锈钢待焊表面进行打磨并抛光，采用酸溶液去除钛合金和铜箔表面的氧化膜，然后按照顺序钛合金
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铌箔
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铜箔
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不锈钢
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铜箔
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铌箔
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钛合金将金属材料进行交替叠放，然后将叠放好的试样置于真空热压炉上压头和下压头之间，施加压力为15～30MPa，卸压，先缓冷，然后随炉冷却。
[0006]中国专利CN111299796A公开了一种TC4钛合金和316L不锈钢的异种金属真空扩散焊接方法，该方法步骤主要包括先将试样表面进行清理，然后按照TC4钛合金
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钒箔
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铜箔
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钴箔
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316L不锈钢，或316L不锈钢
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钴箔
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铜箔
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钒箔
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TC4钛合金。按照顺序叠放好的试样置于真空热压炉上、下压头之间，然后进行扩散焊接，施加压力15
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30MPa，真空热压炉抽真空至1
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2Pa时，保温保压结束后，卸压，温度以7℃/min降温至700℃，然后随炉冷却。
[0007]中国专利CN112548414A公开了一种环保型铜铝焊接工艺，包括铜件及焊接于铜件上的铝件；所述焊接工艺包括为：将铝件成型并将表面清洁；在清洁后的表面上喷涂上铜粉层；将铝件通过喷涂铜层焊接在铜件上；在焊接前通过喷涂方式形成焊接涂层，在焊接过程
中更加稳定，尤其适合铝对铜铜及铝对铝的焊接，在通过焊盘涂层作用下使得铝件不需要在进行镀镍表面处理即可焊接，在喷涂方式效率更高；原有铝件焊接时需要先进行镀镍，本专利技术喷涂方式比电镀更环保。
[0008]目前国内关于高强度叠层钛合金生产方法处于空白。因此，如何对高强度叠层钛合金进行焊接是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种异种高强钛合金扩散焊接方法，以解决现有技术中异种高强钛合金在热轧过程中无法粘合、开裂等问题。
[0010]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0011]一种异种高强钛合金扩散焊接方法，包括如下步骤：
[0012](1)试样表面清理：对两种钛合金待焊表面进行打磨并抛光，使其粗糙度Ra≤1.0μm，然后采用酸液去除待焊表面氧化膜，焊接前用酒精擦拭待焊表面，去除表面杂质残留，冷风吹干；
[0013](2)试样装炉：将步骤(1)所得的表面清理干净的两种钛合金对接；
[0014](3)扩散焊接：将步骤(2)所得的试样置于真空热压炉上压头和下压头之间，然后进行扩散焊接，保持试样与压头之间良好的轴向对中性，通过上压头对待焊试样施加压力5
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25MPa，使得金属之间紧密接触，随后进行卸压；进行三次保温保压，保温保压结束后，卸压，先缓冷，然后随炉冷却。
[0015]进一步的，所述(1)中的酸液为氢氟酸和硝酸的混合溶液。
[0016]进一步的，所述(1)和(2)中的两种钛合金为钛合金TC4和钛合金Ti80。
[0017]进一步的，所述(3)中三次保温保压方法为：对真热压炉进行抽真空，当真空度达到1.0
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‑2Pa时，将温度升至850℃进行初次保温保压，压力保持在15MPa；待初次保温保压结束后进行二次保温保压，温度升到接近相变点的温度950℃，保温保压时间2.5h；二次保温保压结束后，再将温度降温到850℃进行第三次保温保压。
[0018]进一步的，升温至850℃之前的升温速率为7℃/min。
[0019]进一步的，二次保温保压结束后，以10℃/min进行降温至850℃进行第三次保温保压。
[0020]进一步的，第三次保温保压结束后便进行卸压，同时将温度以10℃/min进行降温至700℃，然后随炉冷却。
[0021]进一步的，扩散焊结束后进行缓冷降温，降温速率为7℃/min。
[0022]进一步的，所述(3)所得的试样置于真空热压炉上压头和下压头之间时，确保两种钛合金之间的间隙小于0.1mm。
[0023]进一步的，两种钛合金的厚度均为1～10mm。
[0024]相对于现有技术，本专利技术所述的异种高强钛合金扩散焊接方法具有以下优势：采用真空热压炉研制出一种高强度叠层钛合金生产方法，填补国内空白，为高强度叠层钛合金提供了新的设计解决方案。
[0025](1)与传统热轧工艺相比，采用扩散焊接方法进行异种高强钛合金的复合，成功实现了异种高强钛合金之间的复合；
[0026](2)本专利技术采用三次保温保压，使得金属界面间紧密接触，保证原子扩散，同时有效消除扩散后热应力，防止试样变形；
[0027](3)本专利技术对真空扩散焊接后采用缓冷的方法，对于消除界面焊接应力起到帮助；
[0028](4)本专利技术方法工艺简单，能广泛应用于多种高强钛合金之间的复合。
附图说明
[0029]图1为本专利技术真本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种高强钛合金扩散焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)试样表面清理：对两种钛合金待焊表面进行打磨并抛光，使其粗糙度Ra≤1.0μm，然后采用酸液去除待焊表面氧化膜，焊接前用酒精擦拭待焊表面，去除表面杂质残留，冷风吹干；(2)试样装炉：将步骤(1)所得的表面清理干净的两种钛合金对接；(3)扩散焊接：将步骤(2)所得的试样置于真空热压炉上压头和下压头之间，然后进行扩散焊接，保持试样与压头之间良好的轴向对中性，通过上压头对待焊试样施加压力5
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25MPa，使得金属之间紧密接触，随后进行卸压；进行三次保温保压，保温保压结束后，卸压，先缓冷，然后随炉冷却。2.根据权利要求1所述的异种高强钛合金扩散焊接方法，其特征在于，所述(1)中的酸液为氢氟酸和硝酸的混合溶液。3.根据权利要求1所述的异种高强钛合金扩散焊接方法，其特征在于，所述(1)和(2)中的两种钛合金为钛合金TC4和钛合金Ti80。4.根据权利要求1所述的异种高强钛合金扩散焊接方法，其特征在于，所述(3)中三次保温保压方法为：对真热压炉进行抽真空，当真空度达到1.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：田永武，李渤渤，王非，张强，郝晓博，李伟东，马明亮，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：