【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及異種材料連接，具體的說是一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料、制備方法及釬焊方法。
技術(shù)介紹
1、c/c復(fù)合材料具有低密度、良好的力學(xué)和抗高溫?zé)g性能，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械等領(lǐng)域。然而c/c復(fù)合材料制備工藝復(fù)雜、加工性能差，導(dǎo)致其難以加工成復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，因此，c/c復(fù)合材料往往需要與加工性能好的金屬結(jié)合成復(fù)合件使用。鈷基高溫合金具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化性和抗腐蝕性能，在航空航天領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金結(jié)構(gòu)件的可靠連接，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，不僅可以提高熱端部件使用溫度，還可以降低裝備重量和成本，對c/c復(fù)合材料應(yīng)用具有重要意義。
2、活性釬焊因其簡單、方便及成本低，是連接c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金最合適的方法，但采用傳統(tǒng)活性釬焊連接c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金存在以下兩個(gè)重要難題：(1)c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金在結(jié)構(gòu)和性能上有巨大差異，如c/c復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)約為1×10-6/k，鈷基高溫合金的熱膨脹系數(shù)約為(13～16)×10-6/k，兩者之間較大的熱膨脹系數(shù)差異，導(dǎo)致接頭存在較大的殘余熱應(yīng)力；(2)接頭常在高溫環(huán)境下服役，部分構(gòu)件服役環(huán)境甚至在1200℃以上，要求接頭具有耐高溫能力。
3、復(fù)合釬焊(包括反應(yīng)-復(fù)合釬焊)是為緩解異質(zhì)材料連接熱應(yīng)力而提出的一種連接方法，其工藝原理是在連接層中原位反應(yīng)合成低熱膨脹系數(shù)的增強(qiáng)相，使連接層熱膨脹系數(shù)介于兩母材之間，從而緩解接頭熱應(yīng)力，但是受低熔金屬釬料基體耐熱溫度的制約，復(fù)合釬焊無法提升接頭的
4、因此，為充分發(fā)揮c/c復(fù)合材料和鈷基高溫合金的耐高溫性能，并解決連接熱應(yīng)力和接頭耐高溫問題，有必開發(fā)要一種新型釬料，獲得低應(yīng)力耐高溫的c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金接頭，實(shí)現(xiàn)“低溫連接/高溫服役”。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料、制備方法及釬焊方法，目的是解決c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接接頭連接熱應(yīng)力大和耐高溫能力差的問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的具體方案為：
3、一方面，本專利技術(shù)公開了一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料，所述釬料由質(zhì)量比為(6～40)：1的co-fe-b合金粉末和ti粉混合制備而成，其中，co-fe-b合金粉末中co、fe和b元素的質(zhì)量比為60.9：34.6：4.5。
4、進(jìn)一步地，co-fe-b合金粉末的粒徑為-300目，ti粉的粒徑為25-75μm。
5、另一方面，本專利技術(shù)公開了一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料的制備方法，主要包括如下步驟：
6、步驟(1)、計(jì)算并稱取co塊、fe塊和fe-b中間合金塊；
7、步驟(2)、采用真空懸浮熔煉爐將co塊、fe塊和fe-b中間合金塊熔煉為co-34.6fe-4.5b合金棒；
8、步驟(3)、采用真空爐對co-34.6fe-4.5b合金棒進(jìn)行成分均勻化熱處理；
9、步驟(4)、采用電磁感應(yīng)氣霧化法將熱處理后的co-34.6fe-4.5b合金棒制成球形的co-fe-b合金粉末；
10、步驟(5)、向co-fe-b合金粉末中添加ti粉，co-fe-b合金粉末和ti粉的質(zhì)量比為(6～40)：1，充分混合，即得釬料。
11、進(jìn)一步地，步驟(3)中，熱處理的具體工藝為：真空環(huán)境下，在600℃的溫度下保溫3h，隨爐冷卻。
12、再一方面，本專利技術(shù)公開了一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金的釬焊方法，其特征在于，主要包括如下步驟：
13、步驟一、用1500目和240目的砂紙分別對c/c復(fù)合材料和鈷基高溫合金進(jìn)行打磨處理，然后將打磨好的母材用無水乙醇超聲清洗5min；
14、步驟二、將釬料用乙二醇調(diào)成膏狀，置于c/c復(fù)合材料和鈷基高溫合金之間，得到待焊件；
15、步驟三、將待焊件置于真空釬焊爐中不施加壓力，進(jìn)行釬焊，保溫結(jié)束后得到連接試樣。
16、進(jìn)一步地，步驟三中，釬焊的具體工藝為：真空度低于5×10-3pa，升溫速率為10℃/min，連接溫度為1050-1300℃，保溫時(shí)間為60-180min。
17、有益效果：
18、(1)本專利技術(shù)采用共晶點(diǎn)成分的co-fe-b合金粉末和ti粉的混合粉末作為釬料連接c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金。添加的ti顆粒與源自c/c復(fù)合材料的c原子結(jié)合形成tic增強(qiáng)相，能夠緩解熱應(yīng)力；同時(shí)，co-fe-b與鈷基高溫合金能夠發(fā)生相互原子擴(kuò)散，小原子半徑的b原子向高溫合金中擴(kuò)散。隨共晶成分點(diǎn)的連接層基體組分發(fā)生變化，從而引起連接層發(fā)生等溫凝固，隨保溫時(shí)間延長，連接層的耐熱性能逐漸升高，最終獲得低應(yīng)力耐超高溫接頭。
19、(2)本專利技術(shù)的釬焊方法兼具反應(yīng)-復(fù)合釬焊和tlp連接優(yōu)勢，連接方法簡單，能夠獲得低應(yīng)力耐高溫接頭，實(shí)現(xiàn)了“低溫連接/高溫服役”。
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1.一種C/C復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料，其特征在于，所述釬料由質(zhì)量比為（6~40）：1的Co-Fe-B合金粉末和Ti粉混合制備而成，其中，Co-Fe-B合金粉末中Co、Fe和B元素的質(zhì)量比為60.9：34.6：4.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C/C復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料，其特征在于，Co-Fe-B合金粉末的粒徑為-300目，Ti粉的粒徑為25-75μm。
3.一種C/C復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種C/C復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，熱處理的具體工藝為：真空環(huán)境下，在600℃的溫度下保溫3h，隨爐冷卻。
5.一種C/C復(fù)合材料與鈷基高溫合金的釬焊方法，其特征在于，主要包括如下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種C/C復(fù)合材料與鈷基高溫合金的釬焊方法，其特征在于，步驟三中，釬焊的具體工藝為：真空度低于5×10-3Pa，升溫速率為10℃/min，連接溫度為1050-1300℃，保溫時(shí)間為6
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料，其特征在于，所述釬料由質(zhì)量比為（6~40）：1的co-fe-b合金粉末和ti粉混合制備而成，其中，co-fe-b合金粉末中co、fe和b元素的質(zhì)量比為60.9：34.6：4.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料，其特征在于，co-fe-b合金粉末的粒徑為-300目，ti粉的粒徑為25-75μm。
3.一種c/c復(fù)合材料與鈷基高溫合金連接用釬料的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟：
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王永雷，李孟烊，尹丹青，張柯柯，李宇航，候鶴菲，
申請(專利權(quán))人：河南科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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