[发明专利]钼铜合金与镍基高温合金的填丝脉冲钨极氩弧焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种异种材料之间的熔焊方法，尤其涉及一种钼铜合金与镍基高温合金的焊接，属于焊接技术领域。

背景技术

钼铜材料是由钼和铜两种互不相溶的金属相所组成的合金。这种材料兼有组成金属两者的特性，而且可以取长补短，获得良好的综合性能。钼是金属中除金、银、铜等高导金属外，电导和热导性比较好的元素，因此，进一步加入高电导热导金属铜的钼铜材料，具有很高的电导热导性。铜的热膨胀系数较高，而钼的热膨胀系数很低，因此，可以根据不同的成分组合制成所需要的较低的热膨胀系数，从而使它们可以与其它材料的热膨胀系数匹配组合，避免因热膨胀系数差别过大而引起的热应力破坏。钼系高熔点金属(难熔金属)，其熔点为2615℃，而铜的熔点仅为1083℃。钼铜材料在常温和中温时，既有较好的强度，又有一定的塑性，而当超过铜的熔点时，材料中所含有的铜可以液化蒸发吸热起到冷却作用，因此可作为特殊用途的高温材料,如耐火药燃烧温度的喷管喉衬，高温电弧作用下的电触头等。

镍基高温合金在600～900℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能及良好的加工性能、焊接性能良好。镍基高温合金能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。将钼铜合金与镍基高温合金进行连接制备成复合耐高温构件，对于提高复合结构件的性能、降低制造成本、扩大钼铜合金的应用具有重要的意义。

常温下钼及其合金较稳定，520℃以上开始缓慢氧化且随温度的升高其吸收氧的能力显著上升，因此钼合金的焊接大多在真空中或采取惰性气体保护下进行。另外，钼合金脆性与氧、氮含量有关，且氧是引起钼合金变脆的主要原因，它通过在晶界的富集使晶界变脆。当杂质含量一定时，晶粒大小和晶界面积决定氧在晶界富集的程度。小晶粒富集程度低，气体元素含量高也易引起焊缝气孔。因此，应采用特殊工艺使钼及钼合金中氧、氮元素和低熔点杂质含量应尽量降低，防止气孔的产生。另外钼铜合金与镍基高温合金热导率及线膨胀系数相差较大，焊接时焊点区域容易产生焊接应力，形成显微裂纹甚至在应力作用进一步扩展导致开裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够获得无裂纹、无气孔、强度较高的钼铜合金与镍基高温合金接头的高效熔焊工艺。这项技术针对的是Mo质量分数30%～60%、Cu质量分数40%～70%的钼铜合金，针对的镍基高温合金为镍含量（质量分数）大于50%的高温合金。

本发明的工艺步骤如下：

(1)表面处理：将填充用Ni-Fe-Cr系合金焊丝表面及钼铜合金与镍基高温合金母材的待焊部位进行处理。

(2)定位点焊：将处理好的钼铜合金与镍基高温合金坡口处对接后点焊定位。

(3)焊前预热：焊接起弧后利用钨极氩弧先偏向钼铜合金一侧进行预热，预热温度为300～400℃。

(4)施焊过程：采用填丝脉冲钨极氩弧焊方法对钼铜合金与镍基高温合金进行焊接，焊接过程中采用纯氩气对焊接区域进行保护，防止N、O对焊接接头性能的有害影响；对每层焊缝焊接之间进行层间温度的控制，保证层间温度不超过150℃。

(5)焊道清理：在每道焊缝焊接完成后用不锈钢钢丝刷刷去氧化层直至露出金属光泽。

(6)焊后缓冷：焊后立即用石棉布覆盖焊件进行保温，直至温度冷至100℃以下时方可移开。

步骤(1)中所述的填充用Ni-Fe-Cr系合金焊丝表面处理是用砂纸打磨焊丝至露出金属光泽。

步骤(1)中所述的钼铜合金与镍基高温合金母材的待焊部位进行处理步骤是用室温混合酸溶液(浓度为36.5%的盐酸l5%+浓度为70%的硫酸15%+浓度为12%的铬酸5%+水溶液65%)刷洗到钼铜合金母材待焊表面至光亮为止，然后用流动清水把酸洗净，晾干；镍基高温合金母材先经过喷砂处理，然后进行砂纸打磨，使待焊面的粗糙度达到Ra1.6～3.2。薄件和小件不必进行喷砂处理，接头处用砂纸打磨干净、露出金属光泽即可。

步骤(1)中所述的Ni-Fe-Cr系合金焊丝，主要成分为（质量分数%）：C≤0.05，Mn≤1.0,Fe24～28,Cr23～26，Mo2.5～3.5,Cu1.5～3.0,Ti0.8～1.5,S≤0.03，Si≤0.5，B0.002～0.006，余为Ni。

步骤(1)中所述的Ni-Fe-Cr系合金焊丝的直径为2.0～2.5mm。

步骤(2)中所述的定位点焊的焊点长度为3～5mm。

步骤(2)中所述的对接后坡口为U型。