一种缓解钎焊接头残余应力的方法，它涉及一种缓解钎焊接头残余应力的方法。本发明专利技术是要解决现有钎焊接头残余应力的调节方法复杂以及会给焊接接头性能带来不利影响的问题，具体方法为：一、制备多孔金属中间层坯体；二、制备具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片；三、装配构件；四、将装配后的构件放置于真空钎焊炉中，进行钎焊，即完成缓解钎焊接头残余应力。本发明专利技术应用于钎焊领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
钎焊过程中，由于被焊母材间以及被焊母材与焊缝金属之间的热膨胀系数、弹性模量差异导致焊接接头中形成焊接残余应力，特别是在异种材料焊接时，由于热膨胀系数以及弹性模量等材料性能差异更大，形成的焊接残余应力问题更加突出。焊接残余应力降低了焊接接头的力学性能和使用性能，严重时可导致焊接接头直接开裂，使焊接接头失效。因此，如何缓解钎焊接头中的残余应力成为焊接工艺中的重要因素。目前，关于钎焊接头残余应力的调节方法主要有中间层方法和复合钎料法。中间层方法是在钎缝中引入金属中间层箔片，按照引入金属箔片的性质可以分为软金属中间层、低膨胀金属中间层以及复合中间层等方法。软金属中间层是利用软金属的塑性变形和蠕变变形来缓解接头的残余应力，如Cu、Al、Ni等。如纯Cu具有韧性好、易变形的特点，因此用软金属作中间层时可减小异种金属、陶瓷/金属接头在冷却过程中产生的残余应力。具有面心立方点阵晶体结构的纯Al的熔点低、强度低且易变形，作中间层时不仅有利于减小异种金属材料、陶瓷/金属接头冷却过程所产生的应力还可降低连接的温度。在陶瓷-金属钎焊接头中，常选用热膨胀系数低、弹性模量高的硬金属中间层调节残余应力。低膨胀中间层如W、Mo、Ta等，利用这些材料的膨胀系数与陶瓷材料较为接近的特点，缓解接头的残余应力。如果在钎缝中同时引入软金属中间层和低膨胀中间层则形成复合中间层，复合中间层实现钎焊接头中的热膨胀系数从一侧到另一侧梯度过渡，从而缓解接头的残余应力。复合中间层一般由软、硬金属层交替组成，如W/Cu、Cu/Ti/Cu和Ni/W/Ni等，其形式为多层金属叠合，或通过电镀、CVD或PVD等方法制备。上述方法中复合中间层具有一定的效果，可以一定程度提高钎焊接头的力学性能，但是这种方法涉及多种中间层，方法复杂而不易实现，而且只适用于平面搭接等形状简单的焊接接头。复合钎料法在陶瓷材料以及陶瓷-金属连接中研究较多。复合钎料法是通过向金属钎料中直接添加或在钎焊过程通过原位反应而生成具有低热膨胀系数、高弹性模量的增强相，以实现对钎焊接头的复合化设计。该方法通过对添加或生成增强相的控制，降低钎缝的热膨胀系数，提高其弹性模量，使钎缝与被焊材料的热膨胀系数和弹性模量尽量接近，从而减缓接头的残余应力。但是，复合钎料法并未改变被焊母材与焊缝金属间的物性不匹配问题。此外复合钎料法中的增强相弹性模量较大、质地较脆，因此无论是直接添加还是原位合成都会增加焊接接头的脆性，从而给焊接接头性能带来不利影响。综上所述，设计一种简单易行、经济性好的方法缓解钎焊接头残余应力、提高焊接接头力学性能成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有钎焊接头残余应力的调节方法复杂以及会给焊接接头性能带来不利影响的问题，提供了。本专利技术，是按照如下步骤进行:—、制备多孔金属中间层还体:将粒度为100 325目的金属粉末装于模具中冷压，得到多孔金属中间层坯体；其中，压力为5 30MPa，保持时间为5 15min，冷压次数为3 5次；二、制备具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片:将步骤一得到的多孔金属中间层坯体置于真空炉中，然后将真空炉的真空度抽至lX10_3Pa后进行热处理并保温，再冷却至室温，得到具有不同孔隙率的块体多孔金属材料，然后利用线切割方法切成厚度为0.1 0.5mm的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片；三、去除待焊材料表面的氧化膜和油污；对步骤二得到的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片进行有机溶剂超声清洗；将待焊材料、具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片和钎料进行组装，得到装配后的构件；四、将步骤三的得到的装配后的构件放置于真空钎焊炉中，施加3 5MPa的焊接压力，然后将真空钎焊炉中真空度抽至lX10_3Pa，再以加热速率为10 30°C /min的速度加热至焊接温度并保温，然后冷却至室温，即完成钎焊。本专利技术的通过合理设计多孔金属中间层孔隙率以及厚度等，通过多孔金属中间层的高变形能力调节钎焊接头应力大小和分布，降低钎焊接头残余应力峰值，提高焊接接头力学性能。多孔金属中间层变形能力强，可以通过变形释放部分焊接残余应力，提高焊接接头的力学性能。此外，本专利技术方法无需特殊设备、方法简单易行、容易实现。通过本专利技术的方法采用多孔Ni中间层以及Ag-Cu-Ti钎料时，GH99镍基高温合金钎焊接头的室温剪切强度从220MPa提高到237MPa，相对于未引入多孔Ni金属中间层时提高了 8%;采用本方法时TC4钛合金与Nb异种金属材料钎焊接头的室温剪切强度从185MPa提高到208MPa，相对于未引入多孔Ni金属中间层时提高了 12%;采用本方法时TC4钛合金与GH99异种金属材料钎焊接头的室温剪切强度从177MPa提高到215MPa，相对于未引入多孔Ni金属中间层时提高了 21% ;ZrC-20.Vol % SiC复合陶瓷材料与Nb异种材料钎焊接头的室温剪切强度从97MPa提高到125MPa，其强度提高了 29%。本专利技术不仅适用于同种材料的钎焊连接，更加有利于改善异种金属材料、异种陶瓷材料以及陶瓷-金属材料钎焊接头的力学性能。附图说明图1为试验I采用Ag-Cu-Ti钎料、多孔Ni中间层钎焊连接镍基高温合金GH99时钎焊接头200倍SEM图；图2为试验2采用Ag-Cu-Ti钎料、多孔Ni中间层钎焊连接Nb与TC4异种金属材料时钎焊接头250倍SEM图；图3为试验3采用Ag-Cu-Ti钎料、多孔Ni中间层钎焊连接GH99镍基高温合金与TC4异种金属材料时钎焊接头200倍SEM图；图4为试验4采用Ag-Cu-Ti钎料、多孔Ni中间层钎焊连接ZrC_20Vol.% SiC复合陶瓷与金属Nb时钎焊接头200倍SEM图。具体实施例方式具体实施方式一:本实施方式，是按照如下步骤进行:—、制备多孔金属中间层还体:将粒度为100 325目的金属粉末装于模具中冷压，得到多孔金属中间层坯体；其中，压力为5 30MPa，保持时间为5 15min，冷压次数为3 5次；二、制备具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片:将步骤一得到的多孔金属中间层坯体置于真空炉中，然后将真空炉的真空度抽至lX10_3Pa后进行热处理并保温，再冷却至室温，得到具有不同孔隙率的块体多孔金属材料，然后利用线切割方法切成厚度为0.1 0.5mm的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片；三、去除待焊材料表面的氧化膜和油污；对步骤二得到的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片进行有机溶剂超声清洗；将待焊材料、具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片和钎料进行组装，得到装配后的构件；四、将步骤三的得到的装配后的构件放置于真空钎焊炉中，施加3 5MPa的焊接压力，然后将真空钎焊炉中真空度抽至lX10_3Pa，再以加热速率为10 30°C /min的速度加热至焊接温度并保温，然后冷却至室温，即完成钎焊。本实施方式的通过合理设计多孔金属中间层孔隙率以及厚度等，通过多孔金属中间层的高变形能力调节钎焊接头应力大小和分布，降低钎焊接头残余应力峰值，提高焊接接头力学性能。多孔金属中间层变形能力强，可以通过变形释放部分焊接残余应力，提高焊接接头的力学性能。此外，本实施方式的方法无需特殊设备、方法简单易行、容易实现。通过本实施方式的方法采用多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种缓解钎焊接头残余应力的方法，其特征在于缓解钎焊接头残余应力的方法是按照如下步骤进行：一、制备多孔金属中间层坯体：将粒度为100～325目的金属粉末装于模具中冷压，得到多孔金属中间层坯体；其中，压力为5～30MPa，保持时间为5～15min，冷压次数为3～5次；二、制备具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片：将步骤一得到的多孔金属中间层坯体置于真空炉中，然后将真空炉的真空度抽至1×10?3Pa后进行热处理并保温，再冷却至室温，得到具有不同孔隙率的块体多孔金属材料，然后利用线切割方法切成厚度为0.1～0.5mm的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片；三、去除待焊材料表面的氧化膜和油污；对步骤二得到的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片进行有机溶剂超声清洗；将待焊材料、具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片和钎料进行组装，得到装配后的构件；四、将步骤三的得到的装配后的构件放置于真空钎焊炉中，施加3～5MPa的焊接压力，然后将真空钎焊炉中真空度抽至1×10?3Pa，再以加热速率为10～30℃/min的速度加热至焊接温度并保温，然后冷却至室温，即完成钎焊。
【技术特征摘要】
1.一种缓解钎焊接头残余应力的方法，其特征在于缓解钎焊接头残余应力的方法是按照如下步骤进行: 一、制备多孔金属中间层坯体:将粒度为100 325目的金属粉末装于模具中冷压，得到多孔金属中间层坯体；其中，压力为5 30MPa，保持时间为5 15min，冷压次数为3 5次； 二、制备具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片:将步骤一得到的多孔金属中间层坯体置于真空炉中，然后将真空炉的真空度抽至I X 10_3Pa后进行热处理并保温，再冷却至室温，得到具有不同孔隙率的块体多孔金属材料，然后利用线切割方法切成厚度为0.1 0.5mm的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片； 三、去除待焊材料表面的氧化膜和油污；对步骤二得到的具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片进行有机溶剂超声清洗；将待焊材料、具有不同孔隙率的块体多孔金属材料薄片和钎料进行组装，得到装配后的构件； 四、将步骤三的得到的装配后的构件放置于真空钎焊炉中，施加3 5MPa的焊接压力，然后将真空钎焊炉中真空度抽至IX 10_3Pa，再以加热速率为10 30°C /min的速度加热至焊接温度并保温，然后冷却至室温，即完成钎焊。2.根据权利要求1所述的一种缓解钎...
【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，林铁松，宋昌宝，高丽娇，杨卫岐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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