【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属焊接件，更具体的说是涉及一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接用复合中间层及其连接方法。
技术介绍
1、高熵合金具有良好的高温结构稳定性、耐蚀性以及优异的机械性能，如拉伸强度、断裂韧性和抗蠕变性能等，因此可作为核反应堆和高温环境结构材料的候选材料。探索高熵合金焊接性对于推动高熵合金工程化应用具有重要意义。
2、目前用于高熵合金熔化焊的方法主要有钨极氩弧焊、激光焊、电子束焊等方法。然而，由于熔化焊具有局部加热和存在热影响区的特点，焊后接头强度较低，同时易产生焊接变形等缺点。固相焊作为一种非熔化焊接方法，具有接头质量高等优点。常见的固相焊方法有搅拌摩擦焊、旋转摩擦焊、扩散焊等。搅拌摩擦焊可以有效实现高熵合金的焊接，但搅拌头磨损等固有缺陷限制了其广泛应用。虽然旋转摩擦焊不需要搅拌头从而有效避免了焊具磨损，但是旋转摩擦焊需要较大的摩擦压力(高达200mpa以上)，且接头变形较大，导致其在高精密焊接领域的应用有限。扩散焊具有相对较低的连接温度和连接件的高温使用性等特点，然而，高温连接过程中也需要施加较大的压力(数十mpa)，往往会造成较大的焊接件变形，大尺寸构件和形状复杂构件很难用扩散焊方法实现。另外，扩散焊需要的保温时间较长，生产成本较高。
3、具有fcc相和b2相两相片状结构的ni41fe20co20al19共晶高熵合金具有优良的强韧性，并具有优异的高温性能，有望用作高温结构材料。现阶段的研究中，已有部分关于高熵合金焊接研究工作的报道，但焊接方法主要集中在熔化焊、扩散焊和旋转摩擦
4、考虑到上述问题，为了避免接头较大的变形，使焊接过程适用于形状复杂构件，同时确保接头具有较高的使用温度，提供一种焊接过程施加压力小、连接层熔点高且焊缝中不形成脆性金属间化合物的ni41fe20co20al19共晶高熵合金的焊接方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术提供了一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接用复合中间层及其连接方法，焊接过程中通过复合中间层在共晶温度产生液相实现界面扩散连接，因而焊接过程施加的压力小，焊接件变形小，对母材的组织性能不会造成影响。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接用复合中间层，所述复合中间层由金属ⅰ、中间金属层、金属ⅱ依次排列组成；
4、所述金属ⅰ和金属ⅱ均选自锆或钛；
5、所述中间金属层为铬锆铜合金、钨铜合金、钼铜合金或镍铜合金中的一种。
6、所述金属ⅰ和金属ⅱ的厚度均为10～20μm。
7、所述中间金属层厚度为0.2～0.6mm。
8、其有益效果在于：通过构建活性金属/铜合金/活性金属复合中间层，在焊接过程中钛或锆与铜合金在铜与锆或铜与钛的共晶温度下形成液相，液相扩散等温凝固后形成高熔点固溶体，不会形成脆性的金属间化合物，从而提高接头强度。
9、本申请还保护一种如权利要求1-3任一项复合中间层用于ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接件的连接方法，包括如下步骤：
10、(1)将ni41fe20co20al19共晶高熵合金、金属ⅰ、金属ⅱ和中间金属层的待焊接表面抛光，备用；
11、(2)用丙酮对步骤(1)中得到的材料进行超声清洗10min；
12、(3)将步骤(2)中清洗后的材料按照ni41fe20co20al19共晶高熵合金、金属ⅰ、中间金属层、金属ⅱ和ni41fe20co20al19共晶高熵合金的顺序进行组合，然后置于石墨模具中，进行连接，获得ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接件。
13、步骤(1)中，所述抛光要求为表面粗糙度ra≤10μm。
14、步骤(3)中，所述连接的工艺参数为：真空度≤5×10-2pa，焊接压力为0.001～0.005mpa，焊接温度为1050～1100℃，升温速率为5～15℃/min，保温时间为5～20min；降温时以5～15℃/min降至300℃，然后随炉冷至室温。
15、优选地，工艺参数为：真空度≤5×10-2pa，焊接压力为0.003mpa，焊接温度为1060～1090℃，升温速率为10℃/min，保温时间为5～15min，以10℃/min降至300℃，然后随炉冷至室温。
16、其有益效果在于：在焊接过程中钛或锆与铜合金在共晶温度下通过形成液相来实现界面连接，因而施加的焊接压力非常小，使得焊接件的变形小。此外，焊接温度较低，不会对铜合金和ni41fe20co20al19共晶高熵合金的组织性能造成不良影响，从而提高接头强度。
17、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：
18、(1)应用金属/铜合金/金属复合中间层连接ni41fe20co20al19共晶高熵合金，可在铜合金与钛或锆的共晶温度下形成液相，由于液相的存在，元素在高温液相中扩散非常快，能快速形成良好的界面结合，因而不需要通过施加较大的焊接压力使焊接界面保持紧密接触来加速界面元素的扩散，从而在施加的连接压力非常小的情况下(施加的焊接压力是为了起到定位的作用)，即可实现连接层与高熵合金的冶金结合。此外，由于焊接过程中连接界面存在液相，液相的流动性好，可填充复杂连接面，因而该方法适用于复杂形状构件的连接，解决了高熵合金扩散焊和旋转摩擦焊等焊接方法对设备要求高、焊接件变形大、焊接保温时间长等问题。
19、(2)采用铜合金作为中间金属层，铜合金具有较好的高温性能，解决了钎焊件使用温度较低、接头中易形成脆性化合物等问题。
20、(3)焊接温度低于ni41fe20co20al19共晶高熵合金的固溶热处理温度，对合金的组织性能不会造成不良影响。
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1.一种Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接用复合中间层，其特征在于，所述复合中间层由金属Ⅰ、中间金属层、金属Ⅱ依次排列组成；
2.根据权利要求1所述一种Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接用复合中间层，其特征在于，所述金属Ⅰ和金属Ⅱ的厚度均为10～20μm。
3.根据权利要求1所述一种Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接用复合中间层，其特征在于，所述中间金属层厚度为0.2～0.6mm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述复合中间层用于Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接件的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接件的连接方法，其特征在于，步骤(1)中，所述抛光要求为表面粗糙度Ra≤10μm。
6.根据权利要求4所述的一种Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接件的连接方法，其特征在于，步骤(3)中，所述连接的工艺参数为：真空度≤5×10-2Pa，焊接压力为0.001～0.005MPa，焊接温
7.根据权利要求6所述的一种Ni41Fe20Co20Al19共晶高熵合金连接件的连接方法，其特征在于，步骤(3)中，所述连接的工艺参数优选为：真空度≤5×10-2Pa，焊接压力为0.003MPa，焊接温度为1060～1090℃，升温速率为10℃/min，保温时间为5～15min，以10℃/min降至300℃，然后随炉冷至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接用复合中间层，其特征在于，所述复合中间层由金属ⅰ、中间金属层、金属ⅱ依次排列组成；
2.根据权利要求1所述一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接用复合中间层，其特征在于，所述金属ⅰ和金属ⅱ的厚度均为10～20μm。
3.根据权利要求1所述一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接用复合中间层，其特征在于，所述中间金属层厚度为0.2～0.6mm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述复合中间层用于ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接件的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种ni41fe20co20al19共晶高熵合金连接件的连接方法，其特征在于，步骤(1)中，所述抛光...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟志宏，张宇豪，张亦驰，吴玉程，宋奎晶，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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