[发明专利]Nb-Si基超高温结构材料的Ti-Ni-Nb-Zr钎焊料及钎焊连接工艺

说明书

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种Nb‑Si基超高温结构材料的Ti‑Ni‑Nb‑Zr钎焊料及钎焊连接工艺。目前缺少用于Nb‑Si基超高温结构材料连接的专用钎焊料，能够减少接头中脆性相的含量，得到具有较高强度的钎焊连接接头。本发明的Nb‑Si基超高温结构材料的Ti‑Ni‑Nb‑Zr钎焊料，化学成分及重量百分比为：Ni：15.0～20.0，Nb：12.0～18.0，Zr：18.0～25.0，余量为Ti。该钎焊料的铺展性能好，能在Nb‑Si基表面良好润湿及铺展，且具有较好的塑性，能够加工成不同的钎焊料形式，有利于焊前钎焊料的添加与装配。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种Nb-Si基超高温结构材料的Ti-Ni-Nb-Zr钎焊料及钎焊连接工艺。

背景技术

先进航空发动机的涡轮前温度更高，这就要求叶片材料具有更高的承温能力。目前，即使是最先进的叶片材料——第五代镍基单晶高温合金的承温能力仍不超过1150℃，且已达到其熔点的80％以上，接近其极限使用温度，难以满足未来高性能发动机的使用要求。

Nb-Si基超高温结构材料主要由Nb的固溶体(Nb_SS)和金属间化合物Nb₅Si₃两相组成，其中Nb_SS具有良好的室温韧性，金属间化合物相Nb₅Si₃展现出优异的高温强度，其单胞点阵常数较大、不易发生位错蠕变，具有良好的抗蠕变性能，并在1600～1800℃下热力学稳定。具有韧/脆两相组织的Nb-Si基超高温结构材料由Nb_SS提供材料的室温塑韧性，Nb₅Si₃提供高温强度，在保证优异高温强度的同时，具有一定的室温塑性，有望成为下一代先进航空发动机叶片材料。一般认为，其服役温度可以高达1200～1400℃。

Nb-Si基超高温结构材料具有高熔点、高刚度、低密度以及优异的高温强度，有很大潜力替代现有Ni基高温合金并应用于航空航天领域。为实现其工程应用，焊接/连接是不可缺少的关键制造技术之一。目前关于这种材料连接的相关文献报道极少。采用传统Ni基钎焊料BNi-2(Ni-7Cr-5Si-3B-3Fe，质量百分数)、BNi-5(Ni-19Cr-10Si,质量百分数)等能实现Nb-Si基超高温结构材料的连接，但钎焊料中过高的Ni含量使得接头中生成大量Ni-Nb、Ni-B脆性金属间化合物相，导致接头中产生微裂纹、未焊合等缺陷，接头强度低。

因此，缺少用于Nb-Si基超高温结构材料连接的专用钎焊料，能够减少接头中脆性相的含量，得到具有较高强度的钎焊连接接头。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术缺陷而专门设计了一种Nb-Si基超高温结构材料的Ti-Ni-Nb-Zr钎焊料及钎焊连接工艺，实现了Nb-Si基超高温结构材料的有效钎焊连接，获得优异室温及高温强度的钎焊接头。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种Nb-Si基超高温结构材料的Ti-Ni-Nb-Zr钎焊料，该钎焊料的化学成分及重量百分比为：Ni：15.0～20.0，Nb：12.0～18.0，Zr：18.0～25.0，余量为Ti。

可选地，该钎焊料的化学成分及重量百分比为：Ni：15.0～17.0，Nb：12.0～18.0，Zr：18.0～25.0，余量为Ti。

可选地，该钎焊料的化学成分及重量百分比为：Ni：17.0～20.0，Nb：12.0～18.0，Zr：18.0～25.0，余量为Ti。

可选地，该钎焊料的化学成分及重量百分比为：Ni：16.0，Nb：12.0～18.0，Zr：18.0～25.0，余量为Ti。

可选地，该钎焊料的化学成分及重量百分比为：Ni：15.0～20.0，Nb：14.0～18.0，Zr：18.0～25.0，余量为Ti。