[发明专利]一种采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金的方法

说明书

本发明涉及一种采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金的方法，它选取金箔作为钎焊的连接材料，采用502胶水将石墨、金箔、Hastelloy N合金粘牢，随后进行钎焊，钎焊过程中，金箔与Hastelloy N合金中的Ni元素发生互溶作用转变为液相，石墨内的C元素与Hastelloy N合金内的Cr、Mo、Fe、Si、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散；凝固结束后，钎缝里形成了Au基固溶体、Ni基固溶体及C19Cr7Mo24等组织；靠近钎缝一侧的Hastelloy N合金内的晶内和晶界处出现大量的碳化物，形成了热膨胀过渡层。本发明通过应用钎焊技术实现了石墨与Hastelloy N合金之间的连接，得到了稳定可靠的接头。该方法成本低、操作简单、不破坏母材原有结构，提高了熔盐回路管道、堆芯容器及换热器的运行寿命，促进了熔盐堆的发展和应用。

技术领域

本发明属于石墨与金属连接技术领域，具体涉及一种采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金的方法。

背景技术

熔盐堆作为第四代核反应堆候选堆型之一，具有核燃料可持续利用、高的热转化效率、突出的固有安全性等优点，因而受到广泛关注。熔盐堆也是中国科学院首批“未来先进核裂变”战略先导科技专项的重要组成部分。

Hastelloy N合金作为一种固溶强化型镍基高温合金，具有优良的力学性能、高温抗氧化性、耐腐蚀性以及耐辐照性能。在熔盐堆中，Hastelloy N合金常被用来制造熔盐回路管道、堆芯容器及换热器等结构。

石墨是一种重要的结构材料、功能材料和生物医用材料，具有质量轻、韧性高、高模量、高稳定性、耐腐蚀等优异性能，在航空、航天、航海、核电等领域均有广阔的应用前景。在核电领域中，石墨是核反应堆重要的慢化材料，解决石墨与Hastelloy N合金的连接问题对熔盐堆的发展和应用至关重要。

目前，连接石墨与金属材料最常见的方法是钎焊，钎焊技术具有成本低、操作简单、不破坏母材原有结构等优点，且获得的接头连接强度高、性能稳定。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种成本低、操作简单、不破坏母材原有结构，且所得接头连接强度高、性能稳定的采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金的方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的措施：

所述的一种采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金的方法，其特征在于在石墨与Hastelloy N合金之间放置金箔作为钎料，在真空钎焊炉内钎焊；钎焊完成后，钎缝里形成Au基固溶体、Ni基固溶体及C19Cr7Mo24组织，靠近钎缝一侧的Hastelloy N合金内的晶内和晶界处出现大量的碳化物，形成了热膨胀过渡层。

所述的一种采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金的方法，其特征在于包括如下几个步骤：

1）分别除去Hastelloy N合金和石墨表面的油污，并用400#、600#、1000#、1500#砂纸依次打磨，随后抛光；

2）选取一定厚度与纯度的金箔作为钎焊所用钎料；

3）将各部分材料按照石墨、金箔、Hastelloy N合金的顺序用502胶水粘牢，放入真空钎焊炉加热；

4）温度加热到250-350℃时保温25-30分钟，以使502胶水挥发；

5）温度加热到920-940℃时保温8-12分钟，以保证真空炉中温度分布均匀；

6）温度加热到钎焊温度后保温30分钟，此时金箔与Hastelloy N合金中的Ni元素发生互溶作用转变为液相，石墨内的C元素与Hastelloy N合金内的Cr、Mo、Fe、Si、C等元素向钎缝内溶解并发生扩散；