[发明专利]一种金属铱透气窗组件一体化精密成型方法

说明书

一种金属铱透气窗组件一体化精密成型方法，将精密石墨模具设计、填粉量计算和粉末冶金技术相结合，即先通过金属铱透气窗组件的透气性确定精密石墨模具中的填料区形状和尺寸、铱粉的填粉量，而后确定热压成型、扩散焊接的温度区间和热压参量，实现结合紧密、尺寸精度高、透气性能满足服役要求的透气窗组件的热压烧结扩散焊接一体化成型。本发明得到的金属铱透气窗组件中的多孔铱透气片和镂空金属铱窗体底盘结合紧密，尺寸精度高，工艺过程高效，具体过程包括精密石墨模具设计，铱粉填粉量计算，铱透气片真空热压成型与金属铱透气窗组件的初步扩散焊接，金属铱透气窗组件的低温扩散焊接，适合用于核电池用金属铱透气窗组件的一体化精密成型。

技术领域

本发明涉及金属粉末冶金领域和金属焊接领域，具体是一种金属铱透气窗组件的热压成型和扩散焊接一体化精密成型方法。

背景技术

核电池服役过程中随着原子的的衰变而产生氦气，氦气在电池内积聚将显著增加电池爆裂的风险，因此透气窗缓慢排气(透气性满足7kPa压强下气流量为0.07～0.12cm³/s)成为核电池服役过程中必不可少的关键环节。金属铱透气窗组件包含具有镂空窗口的铱窗体底盘、多孔铱透气片等关键部件，结构复杂，其中铱窗体底盘为致密结构，而铱透气片为50％孔隙率的多孔结构；另外，金属铱透气窗组件尺寸小，尺寸精细，最小厚度仅有0.15mm；精度要求高，尺寸偏差控制在±0.02mm。具有挑战性的是，金属铱在室温至1200℃温度区间，仍会保持很高的刚性，导致厚度仅为0.15mm同时又是脆弱的多孔结构的铱透气片在后续加工以及铱透气片与铱窗体底盘焊接的过程中，铱透气片极易破碎，使得金属铱透气窗组件的制造、各部件间的装配十分困难。

目前国内对贵金属的成型技术研究主要局限在尺寸相对较大且精度要求不高的工件上，对金属铱小尺寸、高精度制品的成型技术的研究尚为空白。

在公开号为CN108788128A的发明创造中公开了一种多孔铱透气片的制备方法，其主要通过1100℃热模压和1300～1350℃烧结的方法制备出了具有极小透气率的多孔铱透气片。然而该方法得到的部件仅仅为单一的多孔结构部件，其重点为透气率性能设计，且并未涉及多孔结构的铱透气片与致密结构的铱窗体底盘的高精度冶金结合方法，解决不了铱透气片在后续加工中易破碎，金属铱透气窗组件装配难的问题，满足不了金属铱透气窗组件一体化成型要求。

在公开号为CN104668909A的发明创造中，公开了一种高精度无焊缝铱坩埚及铱制品的制造方法，其主要利用板料旋压方法使铱坩埚一次成型。在公开号为CN111203535A的发明创造中，公开了一种采用3D打印技术制备铱坩埚的方法，并通过后续烘烤、冷等静压、打磨抛光获得高致密度铱坩埚。但是，上述发明创造主要为金属铱的变形加工，且集中在结构简单，尺寸相对较大，精度要求不高的贵金属工件的成型技术方面，利用上述方法无法制备出满足结构上既疏(多孔铱透气片)又密(铱窗体底盘)，且小尺寸(高度仅为0.15mm)、高精度(公差±0.02mm)的金属铱透气窗组件。