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    重庆时时彩违法么: 一种包括钛锆铜镍的钎料.pdf

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    一种 包括 钛锆铜镍
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510171241.7

    申请日:

    2015.04.10

    公开号:

    CN104772578A

    公开日:

    2015.07.15

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):B23K 35/32申请日:20150410|||公开
    IPC分类号: B23K35/32 主分类号: B23K35/32
    申请人: 北京航空航天大学; 成都飞机工业(集团)有限责任公司
    发明人: 郭伟; 刘方军; 李飞; 张伟; 虞文军; 李洪林; 齐铂金; 曲平
    地址: 100191北京市海淀区学院路37号
    优先权:
    专利代理机构: 北京聿宏知识产权代理有限公司11372 代理人: 吴大建; 刘烽
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510171241.7

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2015.08.12|||2015.07.15

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种能够降低钎料熔化温度的钎料,其包括10-20wt%的锆、10-20wt%的铜、10-20wt%的镍,以及余量的钛。本发明还涉及一种改善了润湿性的钎料,其包括钛、锆、铜、镍和镧。

    权利要求书

    1.  一种钎料,其包括锆、铜、镍和钛。

    2.
      根据权利要求1所述的钎料,其特征在于,所述钎料包括10-20wt%的锆、10-20wt% 的铜、10-20wt%的镍,以及余量的钛。

    3.
      根据权利要求2所述的钎料,其特征在于,所述钎料包括10-15wt%的锆、10-15wt% 的铜、10-15wt%的镍,以及余量的钛。

    4.
      一种钎料,其包括如权利要求1-3任意一项所述的钎料,还包括镧。

    5.
      根据权利要求4所述的钎料,其特征在于,所述钎料包括0.5-2.5wt%的镧。

    6.
      根据权利要求5所述的钎料,其特征在于,所述钎料包括1.0-1.5wt%的镧。

    7.
      根据权利要求6所述的钎料,其特征在于,所述钎料包括15wt%的锆、15wt%的铜、 15wt%的镍、1.5wt%的镧,以及53.5wt%的钛。

    8.
      一种钎焊产品,其包括用于焊接的如权利要求1-7任意一项所述的钎料。

    9.
      如权利要求1-7任意一项所述的钎料在焊接中的应用。

    说明书

    一种包括钛-锆-铜-镍的钎料
    技术领域
    本发明涉及一种包括钛-锆-铜-镍的钎料,特别涉及一种包括钛-锆-铜-镍-镧的钎料。
    背景技术
    钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,由于钛及钛合金有相当高的比强 度和高温强度以及优良的耐蚀性和抗高温氧化性而在航空、航天、火箭、人造卫星和造船等 工业部门被广泛应用。
    钛及钛合金作为一种优良的结构材料,虽然应用时间较短,但它发展迅速,这与航空、 航天技术的飞速发展及其本身所具有的优异性能是分不开的。因而作为钛及钛合金钎焊用的 钎料也受到了高度重视。
    用于钛及钛合金钎焊的钎料有很多种,可分为银基、钯基、铝基、钛基四大类。其中铝 基钎料钎焊钛合金的会在钎焊接头形成脆硬的金属间化合物,接头性能较差;银与钯都是贵 金属,且银基钎料和钯基钎料的成本较高,不适合大规模生产,且接头性能亦较差;而钛基 钎料由于和钛合金基体一样,具有最好的润湿性能和流动性,能够实现钎焊焊缝具有与母材 相近性能。在所有的钛基钎料中,Ti-Cu-Ni系合金应用广泛。但是,在钎焊过程中Ti-Cu-Ni 钎料的熔化温度较高,钛合金在钎焊高温过程中将发生相变,对钛合金母材带来伤害并影响 钎焊接头的性能。
    发明内容
    为了克服现有技术中的缺点,可以向钛基钎料,即应用最广泛的Ti-Cu-Ni系合金中加入 锆(Zr),Zr可以与Ti无限固溶,并且Zr加入Ti中不会产生脆性相,因此,允许加入Zr的 量较多。另外,Zr还是钛合金的主要强化元素之一,它可以在不明显降低钛合金塑性的情况 下提高合金强度。因此,本发明之一提供了一种能够降低钎料熔化温度的钎料组分,其包括 锆、铜、镍和钛。
    经过发明人大量的研究发现,所述钎料的各个组分含量控制在一定的范围内,能够实现 钎料较好的性能,即所述钎料包括10-20wt%的锆、10-20wt%的铜、10-20wt%的镍,以及余 量的钛。优选所述钎料包括10-15wt%的锆、10-15wt%的铜、10-15wt%的镍,以及余量的钛。 该钎料的熔化温度范围为830~880℃。
    发明人在研究过程中,在上述钎料中加入镧时,出乎意料的发现钎料的润湿性得到了非 常大的改善,尤其是当上述中钎料包括0.5-2.5wt%的镧时,钎料的润湿性达到了极好的状态。 因此,在一个具体的实施方式中,钎料中还包括镧,特别是包括0.5-2.5wt%的镧,优选所述 钎料包括1.0-1.5wt%的镧,钎料润湿性的改善能够大大提高钎料的铺展性能和填缝能力。
    在一个优选的实施例中,钎料包括15wt%的锆、15wt%的铜、15wt%的镍、1.5wt%的镧, 以及53.5wt%的钛。这时,钎料具有更好的润湿性,采用该钎料钎焊的街头组织更加致密连 续,焊缝与母料达到了更好的冶金结合;同时,利用该钎料焊接的街头也具有较高的剪切强 度,即达到了269.4MPa。总之,综合钎焊温度、钎料润湿性及钎焊接头的组织和性能,确定 最优选的钎料为Ti-15Zr-15Cu-15Ni-1.5La钎料。
    本发明之二还提供了一种钎焊产品,其包括用于焊接的如上所述的钎料。
    本发明之三还提供了如上所述的钎料在焊接中的应用。
    附图说明
    图1为本发明实施例1中部分钎料的润湿性试验(铺展面积)结果图。其采用数码相机 拍照,将得到的照片导入CAD软件后,测得其润湿面积为26.04mm2。
    图2为本发明实施例3中部分钎料的润湿性试验(铺展面积)结果图。其采用数码相机 拍照,将得到的照片导入CAD软件后,测得其润湿面积为29.37mm2。
    图3为本发明实施例6中部分钎料的润湿性试验(铺展面积)结果图。其采用数码相机 拍照,将得到的照片导入CAD软件后,测得其润湿面积为50.24mm2。
    图4为本发明实施例8中部分钎料的润湿性试验(铺展面积)结果图。其采用数码相机 拍照,将得到的照片导入CAD软件后,测得其润湿面积为33.05mm2。
    图5为采用扫描电子显微镜CS3400拍摄的本发明技术方案实施例3钎料(a)和实施例 8钎料(b)钎焊钛合金的接头组织的照片。
    图6钎焊接头的装配示意图。
    具体实施方式
    下面结合实施例和附图对本发明做以下详细说明。
    实施例1
    称取70.0质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、10质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 10质量份的纯度大于99.99%电解纯镍,以及10质量份的纯度大于99.99%的锆。
    将称取的钎料原料置于氩气?;し亲院牡缁÷械乃渫巅鲋?。熔炼前,对炉内进行 抽真空操作,抽真空至5×10-1Pa,然后冲氩气?;?。熔炼试样时,为了保证钎料化学成分的 均匀性,将水冷铜坩埚内的样品反复熔炼3-4次。电弧熔炼后得到钛合金块状钎料,采用电 火花线切割方法将块状钎料加工成15mm×2mm×0.8mm尺寸的薄片状钎料。然后,采用 400#SiC水砂纸打磨钎料,最终使得钎料各表面呈光亮状态,并用丙酮试剂进行超声清洗, 从而得到本发明Ti-Zr-Cu-Ni钎料。
    实施例2
    称取62.0质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、15质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 10质量份的纯度大于99.99%电解纯镍,以及13质量份的纯度大于99.99%的锆。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例3
    称取55.0质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、15质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 15质量份的纯度大于99.99%电解纯镍,以及15质量份的纯度大于99.99%的锆。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例4
    称取47.0质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、15质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 20质量份的纯度大于99.99%电解纯镍,以及18质量份的纯度大于99.99%的锆。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例5
    称取40.0质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、20质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 20质量份的纯度大于99.99%电解纯镍,以及20质量份的纯度大于99.99%的锆。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例6
    称取69.5质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、10质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 10质量份的纯度大于99.99%电解纯镍、10质量份的纯度大于99.99%的锆,以及0.5质量份 的纯度大于99.95%块状镧。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例7
    称取62.0质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、15质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 10质量份的纯度大于99.99%电解纯镍、12质量份的纯度大于99.99%的锆,以及1.0质量份 的纯度大于99.95%块状镧。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例8
    称取53.5质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、15质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 15质量份的纯度大于99.99%电解纯镍、15质量份的纯度大于99.99%的锆,以及1.5质量份 的纯度大于99.95%块状镧。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例9
    称取45.5质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、15质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、 20质量份的纯度大于99.99%电解纯镍、18质量份的纯度大于99.99%的锆,以及1.5质量份 的纯度大于99.95%块状镧。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例10
    称取38质量分的纯度大于99.95%的海绵钛、20质量份的纯度大于99.99%电解纯铜、20 质量份的纯度大于99.99%电解纯镍、20质量份的纯度大于99.99%的锆,以及2.5质量份的 纯度大于99.95%块状镧。
    钎料的制备方法同实施例1。
    实施例11
    通过对钎料进行DSC测试,得出该钎料的熔化温度范围为830~880℃,可以看到,本发 明钎料与Ti-Cu-Ni系钎料相比,熔点有较大降低。通过润湿角测定仪测试了钎料的润湿角。 然后,结合钎料润湿行为确定钎焊工艺,进行钎焊实验。
    实施例12
    使用上述钎料进行钎焊的方法是:
    (1)装配,利用夹具实现钛合金试件之间的搭接,装配间隙选取0.1mm,将薄片状钎料 放置在钎料和母材受热较均匀的位置,且紧贴在母材上,尽可能使熔化的钎料在钎缝中依靠 重力填满间隙,其装配示意图见图6;
    (2)加热,将装配好的试件放入真空钎焊炉内抽真空,同时对电阻炉升温,加热到钎焊 温度930~950℃,保温5min进行钛合金/钛合金接头的连接,保温,再随炉冷却至室温。
    依据中华人民共和国国家标准GB/T 2651—2008/ISO 4136:2001,将各钎焊试样加工成标 准拉伸试样,然后利用微控电子万能试验机对钎焊试样进行接头力学性能测试。
    表1给出了本发明技术方案实施例钎焊钛合金/钛合金接头力学性能??杉?,利用薄片状 钎料在930~950℃温度下进行真空钎焊,得到钎焊试样接头,对应钎焊接头的室温剪切强度 达到250~295MPa,并且由图5可知,采用Ti-15Zr-15Cu-15Ni-1.5La钎料钎焊的接头组织致 密连续,焊缝与母材达到了良好的冶金结合。
    表1

    表2

    表2给出了各种钎料成分对应的润湿角,润湿角越小,润湿性越好,从结果可知,添加 La元素大大改善了钎料的润湿性能。同时,利用实施例8的钎料的钎焊接头也具有较高的剪 切强度,达到了269.4MPa。
    综合钎焊温度、钎料润湿性及钎焊接头的组织和性能,确定最优钎料为实施例8的 Ti-15Zr-15Cu-15Ni-1.5La钎料?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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