[发明专利]钛合金焊接用焊料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钛合金焊接用焊料及其制备方法和应用，该焊料按质量百分比计包括如下组分：Al：4.5%~7.0%；Sn：1.6%~2.4%；Zr：1.6%~2.4%；Mo：3.82%~4.5%；Cr：3.5%~4.5%；ZrO₂：0.01%~0.18%；TiN：0.01%~0.18%；余量为Ti；其中，ZrO₂的平均粒径为30 nm~150 nm，TiN的平均粒径为5μm~95μm。该钛合金焊接用焊料用于中高强钛合金焊接时，能够使焊接接头的焊缝具有较高的强度和较好的塑性，能够适用于中高强钛合金结构件的焊接，使焊接后的结构件能够满足性能要求。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，特别是涉及一种钛合金焊接用焊料及其制备方法和应用。

背景技术

钨极氩弧焊接是中高强钛合金使用最广泛的焊接方法。然而，钨极氩弧焊焊缝熔合区粗大的柱状晶导致焊接接头的塑性较差，使得高温钛合金焊接结构的应用受限。

目前，本领域中多采用双相钛合金焊丝改善接头塑性。但是，采用双相钛合金焊丝会导致接头的强度损失较大，只能达到母材的60%~75%。因此，急需开发一种能够更好地适应钛合金焊接、焊缝强度高、塑性强的焊丝。

发明内容

基于此，有必要提供一种适用于中高强钛合金焊接、焊缝强度较高、焊缝塑性较强的钛合金焊接用焊料及其制备方法和应用。

本发明提出的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种钛合金焊接用焊料，所述焊料按质量百分比计包括如下组分：Al：4.5%~7.0%；Sn：1.6%~2.4%；Zr：1.6%~2.4%；Mo：3.82%~4.5%；Cr：3.5%~4.5%；ZrO₂：0.01%~0.18%；TiN：0.01%~0.18%；余量为Ti；

其中，所述ZrO₂的平均粒径为30 nm~150 nm，所述TiN的平均粒径为5 μm~95 μm。

在其中一些实施例中，所述焊料中所述ZrO₂的质量百分比含量为0.025%~0.05%，所述TiN的质量百分比含量为0.02%~0.05%。

在其中一些实施例中，所述焊料中所述ZrO₂的质量百分比含量为0.025%~0.03%，所述TiN的质量百分比含量为0.02%~0.03%。

根据本发明的另一方面，提供了一种钛合金焊接用焊料的制备方法，包括如下步骤：

按本发明上述的钛合金焊接用焊料的组分提供原料；

将各组分混合后压制成电极块，将多个电极块堆垛后制成自耗电极；及

对所述自耗电极进行熔炼，得到所述焊料。

在其中一些实施例中，对所述自耗电极进行熔炼之后，所述制备方法还包括如下步骤：

将熔炼后得到的焊料进行锻造，制成钛合金坯；

将所述钛合金坯依次经轧制、拉拔、矫直、减径和磨光，得到钛合金丝材；

将所述钛合金丝材进行真空退火。

在其中一些实施例中，所述真空退火的温度为所述钛合金丝材相变点以下100 ℃~250 ℃，保温时间为40 min~180 min。

在其中一些实施例中，所述锻造的温度为600 ℃~1150 ℃。

在其中一些实施例中，将所述钛合金丝材进行真空退火之后，所述制备方法还包括如下步骤：

将经真空退火后的钛合金丝材经酸洗、碱洗和超声波清洗，然后再进行绕盘，包装。