本发明专利技术提供一种用于钎焊钛合金与钢或钛铝合金与钢的钎料，其特征在于，所述钎料含有如下质量份数的各组分：Ti：0～40、Cu：24～50、Ni：6～23、V：5～20、Zr：9～35。本发明专利技术的钎料对于钛合金或钛铝合金母材和钢母材均具有良好的润湿效果，并可在一定程度上避免脆性金属间化合物的大量生成，使用本发明专利技术的钎料可获得高强度的钎焊接头。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种异种金属间钎焊用的钎料成分配方，具体而言是一种用于钎焊钛合金与钢或钛铝合金与钢的钎料，属于材料钎焊连接领域。
技术介绍
钛是20世纪50年代初走向工业化生产的一种重要金属。钛合金是以钛为基体金属并加入适量其它合金元素组成的合金。钛铝合金是以钛铝金属间化合物为基体材料的合金。在钛及其合金的众多特性中，有两个最为显著的优点比强度高和耐腐蚀性好，从而使 其被广泛应用于现代工业，特别是航空航天和化工行业。然而，实践表明，常规钛合金只能用于650°C以下的环境，为满足在更高温度条件下的服役需求而开发的钛基复合材料和以Ti3Al、TiAl型金属间化合物为基体的钛铝合金正受到越来越广泛的重视。与钢铁及铝合金等常用金属材料相比，钛及其合金虽然具有很多性能优势，但其生产和应用的范围及发展依然受到限制，最重要的是其制造加工过程比较复杂，且成本偏高。尤其在大型复杂构件中，钛及其合金与钢铁等其他金属的配合使用是简化制造工艺、降低成本的有效方法和必然途径。钛/钢异种金属连接件可综合钛和钢的优点，被广泛应用于核工业、航空航天、化工等领域，钛铝合金/钢异种金属连接结构已经被用于汽车发动机零部件的制造中。目前，在钛合金或钛铝合金与钢异种金属间钎焊时常用的钎料有银基钎料、铜基钎料和钛基钎料。对于银基钎料，由于其熔点较低，钎焊温度远低于钛合金或钛铝合金母材的3相转变温度，因此钎焊过程不会影响母材的性能，是焊接钛合金或钛铝合金的常用钎料。并且，银基钎料对于各种钢的焊接同样适用，因此是实现钛合金或钛铝合金与钢异种金属间钎焊的首要选择，得到了广泛研究。文献I (T. Noda, T. Shimizu, et al. Joiningof TiAl and steels by induction brazing. Materials Science and EngineeringA，1997，240:613-618)和文献 2 (P. He，J. C. Feng，et al. Mechanical property ofinduction brazing TiAl—based intermetallics to steel 35CrMo using AgCuTifiller metal. Materials Science and Engineering A，2006，418(1-2):45-52)均米用Ag-Cu35. 2-Til. 8对钛铝合金与钢进行焊接，所得焊接接头常温下的抗拉强度均为320MPa。然而这些银基钎料的高温抗拉强度较低，抗蠕变性较差，因此接头无法满足高温环境下的服役要求。文献 3(A. Elrefaey，W. Tillmann. Characterization of titanium/steel jointsbrazed in vacuum. Welding Journal，2008，87 (5) : 113s_118s)和文献 4 (A. Elrefaey, W.Tillmann. Brazing of titanium to steel with different filler metals:analysis andcomparison. Journal of Materials Science, 2010，45(16) :4332-4338)均米用铜基钎料Cu-Mnl2-Ni2对钛合金与钢进行钎焊，但接头中形成了大量Ti-Cu和Ti-Fe金属间化合物，接头强度远不如釆用银基钎料所得接头。钛基钎料广泛应用于钛合金或钛铝合金的焊接，是要求在高温和高腐蚀性环境中服役的钛合金或钛铝合金零件焊接的理想焊材。文献5 CL Shapiro1A.Rabinkin. State of the art of Titanium-based brazing filler metals. WeldingJournal, 2003，82(10) :36-43)详细介绍了钛基钎料的发展和应用。文献I (T. Noda, T.Shimizu, et al. Joiningof TiAl and steels by induction brazing. Materials Scienceand Engineering A, 1997，240:613-618)和文献 6(T. Tetsui. Effects of brazing filleron properties of brazed joints between TiAl and metallic materials. Intermetallics, 2001,9(3) :253-260)分别采用Ti_Cul5_Nil5钎料和Ti_Ni33钎料对钛铝合金与钢进行了焊接，但在钎料与钢基体之间有Ti-Fe金属间化合物的形成，接头强度也不如采用银基钎料所得接头。钛基钎料的成分是成功焊接钛合金或钛铝合金与钢的关键因素，因此适用于钛合金或钛铝合金与钢异种金属间钎焊的钛基钎料及其工艺尚待深入研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种接头强度高且能耐高温和腐蚀性的适用于钛合金或钛铝合金与钢异种金属间钎焊用的钎料。能够满足上述目的的本专利技术的钎料含有如下质量份数的各组分TiO 40、Cu24 50、Ni 6 23、V 5 20、Zr 9 35。其中，优选如下配方的钎料(下述百分比均为质量百分比)配方I Ti 30. 8%、Ni 6. 3%、V 5. 5%、Zr 9. 8%,余量为 Cu ；配方2 Ti 19. 6%、Ni 12. 0%、V 10. 5%、Zr 18. 7%，余量为 Cu ；配方3 Ti 9. 4%、Ni 17. 3%、V 15. 0%、Zr 26. 9%,余量为 Cu ；配方4 Cu 24. 0%、Ni 22. 2%、V 19. 3%,余量为 Zr。另外，本专利技术的钎料优选是将各组分混合、熔融后，经快速凝固制备得到的钎料。其中优选采用铜辊冷却法进行所述快速凝固。本专利技术的钎料对于钛合金或钛铝合金母材和钢母材均具有良好的润湿效果，并可在一定程度上避免脆性Ti-Fe金属间化合物的大量生成，使用本专利技术的钎料可获得高强度的钎焊接头。此外，本专利技术的钎料与银基钎料相比，得到的钎焊接头耐高温、耐腐蚀，能够满足高温、高腐蚀环境下的服役要求。具体实施例方式本专利技术的专利技术人经研究发现传统钛基钎料中的钛元素含量过高，钎焊过程中熔化的钎料易于和钢母材反应，在界面处产生脆性的Ti-Fe金属间化合物，严重影响了接头强度；此外，传统钛基钎料与母材的润湿性差，钎焊过程中熔化的钎料不能充分填充母材间预留的钎焊间隙，造成焊接面局部未钎合，从而影响接头强度和气密性等。本专利技术的技术思想是以Ti-Cu-Ni-Zr非晶合金钎料成分为基础成分，结合团簇加连接原子结构模型及非晶成分设计的“等电子浓度”判据，围绕主团簇模型Cu-Cu4Ti8-Cu3进行成分设计，由其它原子V、Ni、Zr等对Ti、Cu原子进行替换，通过降低钛基钎料中钛的含量以避免金属间化合物的大量生成，并在钎料中加入与钛和铁均可以无限互溶的V元素以改善钎料与母材间的润湿性，可以有效防止钎缝中金属间化合物的大量形成，从而改善钎缝的显微组织和力学性能。具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于钎焊钛合金与钢或钛铝合金与钢的钎料，其特征在于，所述钎料含有如下质量份数的各组分：Ti？0～40、Cu？24～50、Ni？6～23、V？5～20、Zr？9～35。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董红刚，杨仲林，董闯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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