钛合金与高氮钢非晶箔带钎料的制备与应用技术
2025-02-13 19:11
No.1339677037346168832
技术概要
PDF全文
本技术涵盖了非晶钎料及其制备方法,特别针对钛合金和高氮钢的钎焊应用。该非晶箔带钎料的配方和制备工艺,旨在提升钎焊性能和可靠性。
背景技术
高氮钢是一种目前正在蓬勃发展的新型不锈钢,以其高强度、高韧性、大蠕变抗力、良好耐腐蚀性能,成为在航空航天、船舶及兵器等装备制造中最常用结构钢之一。高氮钢本身通过塑性区域增加来消耗更多塑性变形能,使其具有优异的动态冲击硬化性能,在抗弹装甲防护领域具有广阔应用前景,但其重量却不利于作战车辆轻量化。钛作为稀有金属,因密度小、比强度高、抗腐蚀性强,成为航空航天和兵器领域不可或缺、举足轻重的材料。钛及钛合金具有高的结构承载能力以及良好的抗弹性能,就使用性能而言是最佳的装甲防护材料,然而和钢相比,钛及钛合金高昂的成本是其广泛应用的最大阻碍。随着反装甲威胁日益严重,作战车辆的防护装甲也越来越多、越来越厚,如此发展未来必将严重影响其运输能力、轻便桥梁的穿越能力以及机动性。将钛与高氮钢进行可靠连接而作为复合结构使用,既解决了未来高技术局部战争要求的轻量化武装,又解决了钛及钛合金在陆军装备大量应用的成本问题。为进一步实现武器装备现代化,向威力更大、质量更轻、可靠性更高、寿命更长的方向发展。 然而钛、高氮钢异种金属之间存在着极大化学、物理性能差异,使得二者焊接极其困难。其主要问题有:一、钛与高氮钢属于金属异质连接,热膨胀系数差异太大,钎焊接头会产生较大残余应力导致开裂;二、高氮钢与钛的互溶性较差,在焊接过程中容易生成脆硬性金属间化合物,削弱界面结合强度;三、高氮钢中氮元素析出进而引发夹气、形成脆硬相等缺陷,降低接头质量。故而钛/高氮钢焊接是异质金属连接领域最困难问题之一。 激光电弧复合焊接在一定程度上可减少高氮钢焊接过程出现的氮气逸出,从而避免夹气、氮化物析出形成脆硬相的问题,例如《高氮钢激光-电弧两热源弱耦合焊接方法》(申请号202010341232.9)提出一种改变熔池流动速度和方向并降低熔池峰值温度的方法,以降低母材氮析出,进而改善接头综合力学性能。但该方法操作不便,效率较低,需要调控焊接过程以弱化激光与电弧的耦合作用。《一种用于高氮钢激光电弧复合焊接的药芯焊丝》(申请号202211222096.7)提供了一种在电弧作用下发生铝热反应,释放大量热量以提高焊丝送丝速度从而显著提高焊接生产效率的方法。然而这种方法虽可提高焊接生产效率,但实际生产中对设备、保护气氛要求较高,高能耗、高成本的问题依然存在。 真空钎焊是利用热辐射对待焊零件进行均匀加热,并在无氧、无杂质的真空环境中完成焊接的方法。这种焊接方法广泛应用于需要高强度、高纯度连接的领域,如航空航天、兵器装备等。真空环境可防止钛金属在高温下吸氢、吸氧和吸氮等现象的发生,进而避免焊接区域因吸收大量气体而导致脆化、气孔、夹杂等缺陷出现。然而,目前国内尚无有关钛/高氮钢钎焊用钎料方面的资料,而非晶箔带钎料具有钎料熔点较低、流动性好、铺展均匀、润湿性好以及化学成分均匀、钎焊接头性能优异等优点,适用于真空钎焊。因此急需开发一种钛/高氮钢钎焊用非晶钎料解决上述异质金属连接问题。 有鉴于此,特提出本发明。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
王星星  施建军  潘昆明  李花兵  贾连辉  龙伟民  彭岩  王青川  冯浩  于华  卢一凡  陈金虎  方乃文  孙华为  田宏杰  谢旭  凌自成
技术所属: 龙门实验室  华北水利水电大学  东北大学  中国科学院金属研究所
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