[发明专利]一种用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置及其焊接方法

权利要求书

1.一种用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置，所述大尺寸蓝宝石光窗由两块大尺寸蓝宝石板通过扩散焊接形成一折弯结构，且折弯结构的折弯角度为0～180°；其特征在于：所述扩散焊接装置包括：

一折弯结构的难熔金属发热体，所述难熔金属发热体中心开有与大尺寸蓝宝石光窗相配合的嵌入槽；

一保温材料层，所述保温材料层包覆在难熔金属发热体外表面，且保温材料层的几何对称中心与难熔金属发热体的几何对称中心重合；所述保温材料层的侧壁设有一连接孔，且保温材料层的两端对称开有方形通孔；在保温材料层的前侧壁的中心开有一通透方孔，所述通透方孔的形状与大尺寸蓝宝石光窗的形状一致；

一感应线圈，所述感应线圈设置在保温材料层的折弯处；

一进气管，所述进气管的一端与保温材料层侧壁的连接孔连接，进气管的另一端与外接气源连接；

还包括一对固定组件，所述固定组件设置在保温材料层两端的方形通孔中，用于固定需扩散焊接的大尺寸蓝宝石板；

所述感应线圈为一U型结构，且U型感应线圈的开口方向与嵌入槽的开口方向一致。

2.根据权利要求1所述的用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置，其特征在于：所述难熔金属发热体的外侧壁上还均匀分布有若干个圆孔。

3.根据权利要求1所述的用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置，其特征在于：难熔金属选用钼、钨、铱或钨钼合金中的一种。

4.根据权利要求1所述的用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置，其特征在于：所述保温材料层由热导率低的金属氧化物制备而成。

5.根据权利要求4所述的用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置，其特征在于：所述金属氧化物选用ZrO2或Y2O3中的一种。

6.一种采用权利要求1所述的用于大尺寸蓝宝石光窗的扩散焊接装置的焊接方法，其特征在于：所述焊接方法包括如下步骤：

(1)将多晶氧化铝切片垂直设置在难熔金属发热体中心，然后将两块大尺寸蓝宝石板焊接端分别由保温材料层两端的方形通孔插入难熔金属发热体中心，使两块大尺寸蓝宝石板端头压住多晶氧化铝切片；

(2)利用固定组件向蓝宝石板两端均匀施加0.1MPa-100MPa压力，使焊接端压紧多晶氧化铝切片；

(3)打开进气管，向扩散焊接装置通入体积比为1:1000的O₂和Ar的混合气体；

(4)打开电源，将难熔金属发热体以50℃/h-200℃/h升温至1500℃-2000℃，保温1h至20h，同时保持两端均匀施压，对两块大尺寸蓝宝石板进行扩散焊接；

(5)焊接完成后，将难熔金属发热体以50℃/h-200℃/h降至室温，关闭电源取出完成焊接的蓝宝石光窗。

7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于：大尺寸蓝宝石板焊接端面为M面，与保温材料层的方形通孔长边平行的面为应用面A面，且焊接端面M面与应用面A面均经过研磨和抛光处理。

8.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于：所述多晶氧化铝切片由Al2O3粉体、SiO2、MgO和Ti粉体压制而成厚度为100μm至500μm的切片，所述Al2O3粉体的重量含量≥90％，SiO2、MgO和Ti粉体的总重量含量≤10％；且所述Al2O3粉体选用粒径为0.1μm-10μm的粉体，SiO2、MgO和Ti粉体均选用粒径＜5μm的粉体。