[发明专利]一种TZM合金/石墨的Ti-Cr钎料及其钎焊工艺

说明书

本发明涉及钎焊材料技术领域，具体来说是一种TZM合金/石墨的Ti‑Cr钎料及其钎焊工艺。TZM合金/石墨的Ti‑Cr钎料包括65～70％Ti、30～35％Cr，钎焊工艺为：(1)称量：称取Ti和Cr；(2)熔炼：将Ti和Cr在1900～2000℃、5×10^‑3Pa的条件下反复熔炼，并铸造得到Ti‑Cr合金铸锭；(3)制箔：对Ti‑Cr合金铸锭真空热轧，并打磨得Ti‑Cr钎料箔片；(4)钎焊：依次装配TZM合金、Ti‑Cr钎料、石墨、压块，然后在1×10^‑3Pa的真空钎焊炉中，先升温到1000℃保温10分钟，再继续升温至1460～1540℃保温钎焊5～30分钟，最后降室温即完成TZM合金和石墨的钎焊。本发明的Ti‑Cr钎料高温性能优、润湿性好、耐腐蚀性强、成本低廉，使TZM合金和石墨的接头强度高，且钎焊工艺简单，适合大规模工程化应用。

技术领域

本发明涉及钎焊材料技术领域，具体来说是一种TZM合金/石墨的Ti-Cr钎料及其钎焊工艺。

背景技术

TZM合金是通过向钼中添加Ti和Zr合金元素而制成的高温合金，由于其高熔点(2620℃)、低膨胀系数、高温下良好的机械性能以及优异的导电性和导热性，在许多高温应用中受到了广泛的关注，例如核能、航空航天以及X射线靶等领域。

石墨是碳的六方结晶形态，作为低原子量材料，具有低密度、高耐磨性、优异的导热导电性、良好的耐烧蚀性、抗热震性、耐疲劳性、耐腐蚀性等特点，也被广泛应用于航空航天、核能、医疗、军事工程等高科技领域。

基于TZM合金和石墨具备很高的性能互补性，且具有良好的散热性能、低密度以及高温下优异的机械性能，通常使用各种填充金属将石墨和TZM合金结合成接头，TZM合金和石墨的接头常被用作X射线管中直径60至238mm的靶材主体，其中带有钨-稀土涂层的TZM合金用作靶面材料、石墨用作靶材的背衬蓄热器和辐射散热器。

现有的TZM合金和石墨有多种连接方式，如摩擦焊、扩散焊和钎焊，其中钎焊因其工艺简单、接头强度高、重复性好、成本低以及接头尺寸和形状的完美适应性的特点，是较佳的一种连接方式。但是，由于石墨中共价键的强稳定性，石墨很难被大多数钎料润湿，这使得TZM合金很难有效地与石墨结合，可见钎料的成分和性能是影响钎焊接头的关键因素。因此为了增加润湿性并形成良好的界面，必须使用活性钎料或者添加强碳化物形成元素如钛、锆、铬、铝、硅到钎料中。

市场上常使用的钎料有银基、铜基、镍基、金基等，就高温性能而言，银基和铜基钎料的钎焊接头性能相对较差，且不适合高温环境使用；金基钎料钎焊接头的性能很好，但成本较高；镍基钎料钎焊的接头具有较好的高温性能，但是镍在高温钎焊时会与钼发生反应，并在晶面出形成一层连续的金属间化合物，使得钎焊接头变脆，降低接头的强度。目前，公告号为CN111014869B的中国发明公开了一种钼基石墨的真空焊接方法，其使用钛作为钎料。该方法的钎焊接温度为1800℃～2000℃，远高于TZM的再结晶温度，危害了TZM的力学性能；而且钎焊过程过于繁琐，并且需要施加高压，难以批量化生产，不适合大规模的工程化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种具有良好高温性能、润湿性以及耐腐蚀性的TZM合金/石墨的Ti-Cr钎料，使TZM合金和石墨的接头强度高，且成本低廉。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种TZM合金/石墨的Ti-Cr钎料，包括质量百分比为65～70％的Ti、30～35％的Cr。

优选的，所述Ti的纯度为99.0～99.9％，所述Cr的纯度为99.0～99.9％。