[发明专利]一种钨基重合金热等静压扩散连接焊的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属焊接技术领域，特别是涉及一种钨基重合金热等静压扩散连接焊的方法。 

背景技术

钨基重合金是一类以钨为基体（含钨量一般为60%-99%），并添加有少量的Ni、Fe或Cu等元素组成的合金，其密度高达16.5-19.0g/cm³；钨合金具有良好的力学和物理性能：良好的强韧性、高的导电导热性能、低的热膨胀系数；这些优异的性能使钨合金在平衡部件、惯性系统、结构用的放射防护等领域有着广泛的应用。热等静压是在高温高压条件下，对其中的粉末或待压实的烧结坯料（或零件）施加各向均匀的等静压力，形成高致密坯料（或零件）的方法；由于其高温高压的特性，加快了材料原子扩散速度，适合同种或异种金属的焊接。钨基重合金一般使用传统粉末冶金压制-烧结工艺制备，受到生产设备的限制，不能生产大尺寸制件；另外合金烧结为液相烧结，在烧结时液相含量大，如果温度偏高，极易造成变形成为废品。因此需要一种钨合金焊接方法，达到使用要求。 

目前国内外有关钨合金焊接只有采用摩擦焊接和氩弧焊接，但是受到设备和工艺的限制只能使用在小尺寸或是局部缺陷焊接，使用范围小；而且需要不同成分的焊条，不能保证材质的均一。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨基重合金热等静压扩散连接焊的方法，可以用在钨合金的连接和制备大尺寸产品方面。 

根据上述目的，本发明技术方案的工艺原理为：在低于连接金属的熔点温度下对连接材料施加一定的压力，以使连接界面产生必要的塑性变形，当连接表面达到原子间结合力起作用的距离时在结合面两侧将会出现原子的互扩散。其中，高压使连接界面尽可能紧密而充分地接触，高温使原子的扩散激活能降低，增加了晶格中原子的活性及扩散率，在一定的保温时间可使原子的互扩散能够充分进行。 

钨合金的高温延伸率随着温度的提高而提高，抗拉强度、屈服强度呈下降趋势，附图1为钨合金强度随温度变化的曲线；热等静压工艺条件下，随着温度和压力的升高，钨合金的强度降低，当外界压力高于钨合金的屈服强度时，合金发生塑性变形，连接 界面达到微观结合的程度。同时随着温度的升高，原子的扩散速度加快，空位被扩散原子替代，并在此形核长大，完成结合面的致密化，达到连接面结合的目的。 

基于上述目的和工作原理，本发明整体的技术方案是采用热等静压工艺对经过加工后钨合金件进行焊接。 

本发明的一种钨基重合金热等静压扩散连接焊方法中：钨合金钨含量范围为60%-98%；其它元素为Ni（1％～39％）、Fe（1％～39％）、Cu（1％～39％）均为重量百分数；热等静压工艺参数范围为： 

压力：100-300MPa； 

温度：900-1400℃； 

保温时间：0.5-6h。 

本发明采用热等静压焊接代替氩弧焊接、摩擦焊接方式，具体工艺步骤如下： 

A、对钨合金焊接接触面进行加工，接触面要求表面粗糙度在Ra 3.2以下；  

B、将要焊接的产品放入包套中，包套尺寸对焊接质量起到重要的作用（包套尺寸内壁尺寸一般比工件大0.5-2mm），包套使用A3钢材质； 

C、对放入合金的包套进行抽气封焊，抽气温度控制在400-600℃，将包套中的气体抽出，然后将包套抽气口进行封焊，防止空气的进入； 

D、进行热等静压焊接，根据钨合金不同牌号的高温屈服强度、原子扩散系数，热等静压焊接工艺的温度在900-1400℃、压力100-300MPa、保温时间为0.5-6h之间选取不同的工艺参数； 

E、去包套，热等静压后的包套，需要对表面包套进行去除，采用车或铣的加工方式。 

本发明的优点在于，工艺简单、易控制、适合规模化生产，焊接后的钨合金连接处的强度和普通钨合金的强度接近，达到使用要求。 

附图说明

图1温度对钨合金的屈服强度和抗拉强度的影响。 

图2为一种钨基重合金热等静压扩散连接焊的材料金相组织图。 

实施例1： 

1、原料和包套准备：成份为60WNiCu的两块材料，表面加工后，放入包套，包套材料为A3钢。 

2、抽气：抽气温度为400℃. 

3、热等静压：热等静压温度为900℃，保压时间为0.5h，压制压力为100MPa。 

4、测试结果：两块材料经过热等静压处理后抗拉强度为700MPa，延伸率为5%。 

实施例2：