【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接材料，具体是涉及一种接头组织高熵化粉末钎料、制备方法及焊接方法。
技术介绍
1、先进预冷组合发动机采用高温合金制造耐高温毛细管换热器，毛细管换热器在超临界高压下工作，毛细管与内外环支管之间采用钎焊密封连接，要求毛细管换热器钎焊结构能承受高温高压载荷，发动机大工况工作时，毛细管换热器的表面温度达到1000℃，采用高温力学性能好的氮化物弥散强化高温合金ns163制造毛细管，高速气流通过毛细管和发动机振动，引起毛细管换热器承受振动载荷，即钎焊接头应具有高温强度高、钎焊对毛细管壁组织性能影响小、钎焊后毛细管和钎焊接头脆性低。
2、高温合金的高温钎焊常采用镍基钎料或钴基钎料，常规镍基钎料和钴基钎料都是在镍基固溶体或钴基固溶体中加入b、si等降熔元素，形成不同熔化温度的镍基钎料或钴基钎料。采用镍基钎料或钴基钎料钎焊高温合金时，钎焊接头生成低熔点共晶组织，影响钎焊接头强度；同时b元素扩散到高温合金基体，可能产生薄壁毛细管溶蚀与脆性(如图1)，影响钎焊结构强度。
3、高温合金的高温钎焊常采用镍基钎料或钴基钎料，常规镍基钎料和钴基钎料都是在镍基固溶体或钴基固溶体中加入b、si等降熔元素，形成不同熔化温度的镍基钎料或钴基钎料。这些钎料钎焊高温合金时，钎焊接头的焊缝中形成低熔点共晶组织和脆性硼化物，导致钎焊缝脆性大，影响钎焊接头强度；同时原子半径小的b元素快速向高温合金基体扩散，但b元素在高温合金中晶粒内的溶解度小，主要富集于高温合金晶界处，导致晶界粗化，引起材料脆化，钎焊高温合金毛细管时晶界粗化脆化层的厚度
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术主要针对以上问题，提出了一种接头组织高熵化粉末钎料、制备方法及焊接方法，其目的是解决高温材料构件焊接接头脆性问题，以提高接头强度和焊接结构使用寿命。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种接头组织高熵化粉末钎料，其组成元素包括：
5、钴：余量
6、镍：20.0％～25.0％
7、铬：18.0％～23.0％
8、铁：12.0％～18.0％
9、钨：10.0％～12.0％
10、铝：1.5％～3.0％
11、硼：2.0％～2.5％
12、硅：0％～2.5％
13、碳：0.1％～0.2％。
14、进一步地，所述钎料的熔化温度为1120℃～1200℃。
15、进一步地，所述钎料的组成元素包括：钴余量、镍23.68％、铬21.80％、铁15.25％、钨11.50％、铝2.12％、硼2.23％、硅0.5％、碳0.12％。
16、进一步地，用于钎焊高温合金时，形成由钴镍铬铁钨高熵固溶体和硼化物、碳化物颗粒组成的焊缝组织。
17、为实现上述目的，本专利技术第二方面提供了一种接头组织高熵化粉末钎料的制备方法，包括以下步骤：
18、通过真空感应熔炼成分元素，随后进行雾化以产生均质粉末，其中，成分元素包括：钴余量、镍20.0％～25.0％、铬18.0％～23.0％、铁12.0％～18.0％、钨10.0％～12.0％、铝1.5％～3.0％、硼2.0％～2.5％、硅：0％～2.5％、碳0.1％～0.2％；
19、采用真空冶炼、雾化制粉工艺，获得最终的高熵钎料粉末材料。
20、为实现上述目的，本专利技术第三方面提供了一种接头组织高熵化粉末钎料焊接高温合金的方法，包括以下步骤：
21、准备要连接的高温合金组件的配合面；
22、将高熵粉末钎料材料应用于接头区域；
23、将装配体加热至1200℃-1230℃的温度范围，使钎料材料熔化并形成由高熵固溶体组织的钎焊接头；
24、将接头冷却至室温。
25、进一步地，在应用高熵粉末钎料材料于接头区域后，进行预先的抽真空处理以消除焊接环境中的空气。
26、进一步地，将装配体加热至1200℃-1230℃的温度范围后，保持该温度一段时间以确保完全熔化并充分扩散。
27、进一步地，将接头冷却至室温后，执行后期处理步骤，包括清洁和表面处理。
28、进一步地，真空感应熔炼成分元素和雾化产生均质粉末的过程在一个连续的工作环境中完成。
29、(三)有益效果
30、与现有技术相比，本专利技术提供的一种接头组织高熵化粉末钎料、制备方法及焊接方法，现有镍基钎料钎焊ns163合金毛细管接头，钎焊缝由镍基固溶体、中间的共晶组织和化合物组成，b元素向毛细管扩散形成晶界粗化的脆性层厚度约40μm，占到毛细管壁厚的80％，影响毛细管钎焊接头强度。
31、通过对钎料成分的设计控制，结合钎焊工艺过程元素扩散，能获得钎焊缝组织以conicrfew高熵固溶体为主，并分布少量小颗粒硼化物等化合物的焊缝组织。与常规镍基钎料、钴基钎料相比，减少了钎料中b、si元素含量，经钎焊保温消除钎焊缝中的低熔点共晶组织；同时因液相中b、si元素含量降低，减少b、si元素向高温合金母材扩散，大幅度降低高温合金毛细管壁钎焊部位b、si元素含量，抑制脆性层生成或减少脆性层厚度，降低毛细管钎焊脆性。通过降低钎焊毛细管脆性，提高钎焊毛细管强度，同时控制钎焊缝为高熵固溶体基体中分布少量硼化物，消除焊缝中的低熔点共晶，提高钎焊缝强度，综合实现钎焊毛细管换热器结构的高温强度和振动疲劳性能。
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1.一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，其组成元素包括：
2.如权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，所述钎料的熔化温度为1120℃～1200℃。
3.如权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，所述钎料的组成元素包括：钴余量、镍23.68％、铬21.80％、铁15.25％、钨11.50％、铝2.12％、硼2.23％、硅0.5％、碳0.12％。
4.如权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，用于钎焊高温合金时，形成由钴镍铬铁钨高熵固溶体和硼化物、碳化物颗粒组成的焊缝组织。
5.一种接头组织高熵化粉末钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.使用权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料焊接高温合金的方法，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的一种接头组织高熵化粉末钎料焊接高温合金的方法，其特征在于，在应用高熵粉末钎料材料于接头区域后，进行预先的抽真空处理以消除焊接环境中的空气。
8.如权利要求6所述的一种接头组织高熵化粉末钎料焊接高温合金的
9.如权利要求6所述的一种接头组织高熵化粉末钎料焊接高温合金的方法，其特征在于，将接头冷却至室温后，执行后期处理步骤，包括清洁和表面处理。
10.如权利要求6所述的一种接头组织高熵化粉末钎料焊接高温合金的方法，其特征在于，真空感应熔炼成分元素和雾化产生均质粉末的过程在一个连续的工作环境中完成。
...【技术特征摘要】
1.一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，其组成元素包括：
2.如权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，所述钎料的熔化温度为1120℃～1200℃。
3.如权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，所述钎料的组成元素包括：钴余量、镍23.68％、铬21.80％、铁15.25％、钨11.50％、铝2.12％、硼2.23％、硅0.5％、碳0.12％。
4.如权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料，其特征在于，用于钎焊高温合金时，形成由钴镍铬铁钨高熵固溶体和硼化物、碳化物颗粒组成的焊缝组织。
5.一种接头组织高熵化粉末钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.使用权利要求1所述的一种接头组织高熵化粉末钎料焊接...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯金保，蒋帮政，柴禄，阚立烨，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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