[发明专利]一种包括钛‑锆‑铜‑镍的钎料

说明书

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，采用该钎料钎焊的接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，利用该钎料焊接的接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。