[发明专利]用于生产耐高温复合主体的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产耐高温复合主体的工艺并且还涉及一种耐高温复合主体，在所述复合主体中第一非金属部分经由粘合焊料层接合到由Mo、基于Mo的合金、W或基于W的合金组成的第二金属部分。

背景技术

此类耐高温复合主体尤其是提供用于旋转式X射线阳极的生产。旋转式X射线阳极在X射线管中使用用于生成X射线。具有此类旋转式X射线阳极的X射线仪器尤其是在成像诊断学的医学领域中使用的。在使用中，电子从X射线管的阴极发射并且以集中的电子束的形式加速到旋转式X射线阳极上。电子束的能量的主要部分被转化为旋转式X射线阳极中的热，而较少的部分作为X射线射线辐射。旋转式X射线阳极的旋转抵消了局部过热。

由于较高的热应力，旋转式X射线阳极的基底材料大体上由高熔点材料制成，所述材料应该额外地具有良好的热导率以便移除热。此外，它应该提供足够的机械稳定性，即使在高温和高旋转速度下也是如此。用于基底材料的合适的材料具体而言是钼和基于钼的合金(例如，TZM、MHC)，钨或基于钨的合金也是可能的。术语MHC在此背景下是指一种钼合金，其具有按重量计的1.0到1.3％的Hf(Hf：铪)含量、按重量计的0.05-0.12％的C含量，以及按重量计的小于0.06％的O含量，其余部分(除杂质之外)是钼。为了确保有效的热辐射，接合到(通常通过焊接)其上方区域的基底主体的由非金属材料制成的辐射主体有时提供在旋转式X射线阳极的基底主体的后侧。用于辐射主体的合适的材料具体而言是具有良好的辐射特征、耐热性和低重量的石墨。当旋转式X射线阳极将被设计为用于高辐射输出时，旋转式X射线阳极的基底主体的强度和粘合到辐射主体的稳定性和寿命必须满足特别苛刻的要求，这是因为高温、高温梯度和高机械应力(由于高旋转速度)。

如同在技术领域中已知的，尤其高强度的Mo、基于Mo的合金(例如，TZM、MHC)、W和基于W的合金可以通过成型获得(例如，锻造)。如果这些在成型步骤之后被热到它们的再结晶温度以上，那么它们的强度将减小(热老化)。因此，必须确保在旋转式X射线阳极的生产中过量的加热不会在成型步骤之后发生以便使基底主体的热老化降至最低。另一方面，基底主体与辐射主体之间的焊接粘合必须是使用焊料产生的，这确保了即使在高使用温度下的令人满意的稳定性。此外，焊接粘合必须满足能够承受出现在被接合的两个部分之间的机械应力的要求。此类机械应力(其具有尤其作用在焊接粘合的平面中的力组分)的出现尤其是由于被接合的两个部分的不同的热膨胀系数，由于出现的高温梯度和/或由于旋转而作用的力。

在旋转式X射线阳极的领域中，正在研发并且已经研发出了解决了在非金属部分与由Mo、基于Mo的合金、W或基于W的合金组成的金属部分之间必要的区域上的粘合方面中的可比较的问题的不同概念。另外，用于此类区域上的粘合的可比较问题还通常出现在X射线阳极(例如，静态阳极)中，并且有时还出现在通常由上述材料组成的耐高温的复合主体中。

US2002/0085678A1描述了用于将具有石墨板的钼合金衬底接合到旋转式X射线阳极的工艺，其中在第一步骤中，借助于纯金属焊料将钼合金片焊接到石墨板，并且在第二步骤中，使用特定的焊料合金将电镀过的石墨衬底焊接到钼合金衬底。合适的焊料合金据称尤其是Ti-Cr-Be合金(钛-铬-铍合金)以及Ti-Si合金(钛-硅合金)。

US2011/0103553A1描述了用于生产X射线阳极的工艺，其中第一焊料层包括Nb-Ti合金，第二焊料层包括Nb或Nb合金，并且第三焊料层包括Zr，Zr是从包括钼或钼合金的基底材料开始朝向碳基底材料布置的，并且此布置是在一个步骤中在1730℃到1900℃的范围内的温度下焊接的。JP2010-140879A描述了用于生产X射线阳极的工艺，其中第一焊料层由Ta-Ti合金组成，第二焊料层由Ta或Ta合金组成，并且第三焊料层由Zr组成，Zr是从由钼或钼合金组成的基底材料开始朝向石墨基底材料布置的，并且此布置是在一个步骤中在1750℃到1900℃的范围内的温度下焊接的。在US2011/0103553A1和JP2010-140879A这两者中，在每种情况下提供第二焊料层以便避免Zr和Mo的扩散。在第一焊料层中，第二焊料层的材料(Nb或Ta)是与Ti合金化的，以便将第一焊料层的熔点设置在第二焊料层的相对较高的熔点与纯Ti的相对较低的熔点之间。

发明内容