一种钛基钎焊材料、其制备方法和在制备复合板的应用与流程

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种钛基钎焊材料、制备方法和在制备复合板的应用。

背景技术：

1、目前，钛/钢复合板的生产，其夹层多数为纯铁dt4，容易产生脆性夹杂物，复合板的结合强度较差。

2、现有的技术中，如申请号202211211027.6一种用于防止界面元素扩散的过渡金属组合物及钛/钢组坯方法中提供了非晶态镍基钎料，解决了元素扩散和界面组织无夹杂物生成的技术问题；但是，研究发现其克服元素扩散的效果仍然较差，且在钛/钢之间的界面上仍然存在局部夹杂物，这些夹杂物的存在影响了复合板的结合强度。

3、鉴于此，有必要对钎焊材料进行改进，以改善复合板界面组织的局部夹杂物生成，提高复合板的强度。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种钛基钎焊材料、制备方法和在制备复合板的应用。本发明提供的钛基钎焊材料，cr和cu可降低融化温度，cr还可以降低表面张力，使得钛基钎焊材料钎焊使用是具有较好的流动性和润湿性，同时ti能够与钢板中的c形成tic薄层，与钢板和钛板的结合效果好，同时能够抑制元素扩散，减少界面局部夹杂物的生成。

2、本发明的目的之一是提供一种钛基钎焊材料。

3、本发明的另一目的是提供一种钛基钎焊材料的制备方法。

4、本发明的另一目的是提供上述钛基钎焊材料在制备复合板中的应用。

5、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

6、根据本发明具体实施方式提供的钛基钎焊材料，以总质量100％计，所述钛基钎焊材料的化学成分及质量百分数包括：

7、cr：4wt％～6wt％；cu：19wt％～22wt％；ni：14wt％～16wt％；余量为ti和不可避免的杂质。

8、本发明中，cr和cu有较低的共晶温度，能有效的降低融化温度，cr还可以降低表面张力，钛基钎焊材料中采用了ti，由于tife的自由能大于tic的自由能，其更容易与钢板中的c生成tic，因此当钛基钎焊材料在钛板和钢板之间钎焊后，形成的夹层与钢板之间会形成tic薄层，抑制fe元素与ti元素反应，从而抑制fe元素的持续扩散，提高钛钢复合板的结合强度。

9、本发明中选择钛基，由于tife的自由能大于tic的自由能，其更容易与钢板中的c生成tic，因此当钛基钎焊材料在钛板和钢板之间钎焊后，形成的夹层与钢板之间会形成tic薄层，抑制fe元素与ti元素反应，从而抑制fe元素的持续扩散，提高钛钢复合板的结合强度；cr的加入降低表面张力，增大液态钛基钎焊材料的流动性和润湿性，进一步提高钛钢复合板的结合强度结合强度；同时，本发明选择能与cr形成较低的共晶温度的cu，有效的降低融化温度，从而(进一步深挖效果，该效果最好能向提高钢板结合强度靠拢，最终构建组分间、组分和效果间的强联系)

10、根据本发明具体实施方式提供的钛基钎焊材料，所述钛基钎焊材料的化学成分及质量百分数包括：

11、cr：5wt％；cu：20wt％；ni：15wt％；ti：60wt％。

12、根据本发明具体实施方式提供的上述钛基钎焊材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

13、以总质量100％计，准备单质原料及其质量百分数包括cr：4wt％～6wt％、cu：19wt％～22wt％、ni：14wt％～16wt％、余量为ti和不可避免的杂质；

14、真空甩带机中，将所述单质原料在1000～1700℃熔融混合处理，制得钛基钎焊材料。

15、根据本发明具体实施方式提供的制备方法，所述制备方法还包括在真空甩带机中将熔融处理后的钛基钎焊材料直接制成薄片的步骤，所述薄片的厚度为0.15mm～0.45mm。

16、根据本发明具体实施方式提供的上述制备方法制得的钛基钎焊材料。

17、根据本发明具体实施方式提供的上述钛基钎焊材料在制备复合板作为夹层中的应用，所述应用包括以下步骤：

18、s1抛光：将钛板和钢板需焊接的表面均抛光至粗糙度＜ra6.3；

19、s2铺设：在钛板与钢板之间均匀铺设所述钛基钎焊材料，得到坯料；

20、s3封焊：采用真空电子束将所述坯料封焊处理；

21、s4钎焊：将封焊处理后的坯料加热融化钎焊，并保温，制得复合板。

22、根据本发明具体实施方式提供的应用，步骤s2铺设中，所述钛基钎焊材料的铺设厚度为0.4～1.2mm。

23、根据本发明具体实施方式提供的应用，步骤s3封焊中，所述封焊的参数为：真空度≤5×10-2pa，电压80-120kv，电流150-200ma，速度260mm/min。

24、根据本发明具体实施方式提供的应用，步骤s4钎焊中，所述钎焊的加热温度为850-950℃，所述保温的时间为3-5h

25、根据本发明具体实施方式提供的应用，所述应用还包括将钎焊后得到的复合板热轧制成型的步骤，所述热轧制成型的温度为800-900℃，所述热轧制成型的总下压量为90％。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1、本发明提供的钛基钎焊材料，cr和cu可降低融化温度，cr还可以降低表面张力，使得钛基钎焊材料钎焊使用是具有较好的流动性和润湿性，同时ti能够与钢板中的c形成tic薄层，与钢板和钛板的结合效果好，同时能够抑制元素扩散，减少界面局部夹杂物的生成。

28、2、本发明应用钛基钎焊材质制作的复合板具有更好的结合度和剪切强度，轧制过程中，钛板与钢板之间协同变形，所得的钛/钢复合板结合作用更好，提高了复合板的剪切强度；钎焊结束后，可以直接进行热轧制，有利于节省复合板的加工时间，提高生产效率。

技术特征：

1.一种钛基钎焊材料，其特征在于，以总质量100％计，所述钛基钎焊材料的化学成分及质量百分数包括：

2.根据权利要求1所述的钛基钎焊材料，其特征在于，所述钛基钎焊材料化学成分及质量百分数包括：

3.一种根据权利要求1或2所述钛基钎焊材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在真空甩带机中将熔融处理后的钛基钎焊材料直接制成薄片的步骤，所述薄片的厚度为0.15mm～0.45mm。

5.一种根据权利要求3或4的制备方法制得的钛基钎焊材料。

6.一种如权利要求1、2或5所述的钛基钎焊材料作为夹层在制备复合板中的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤s2铺设中，所述钛基钎焊材料的铺设厚度为0.4～1.2mm。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤s3封焊中，所述封焊的参数为：真空度≤5×10-2pa，电压80-120kv，电流150-200ma，速度260mm/min。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，步骤s4钎焊中，所述钎焊的加热温度为850-950℃，所述保温的时间为3-5h。

10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用还包括将钎焊后得到的复合板热轧制成型的步骤，所述热轧制成型的温度为800-900℃，所述热轧制成型的总下压量为90％。

技术总结
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种钛基钎焊材料、制备方法和在制备复合板的应用。以总质量100％计，钛基钎焊材料的化学成分及质量百分数包括：Cr：4wt％～6wt％；Cu：19wt％～22wt％；Ni：14wt％～16wt％；余量为Ti和不可避免的杂质。本发明还提供了钛基钎焊材料的制备和其在制备复合板中的应用。本发明提供的钛基钎焊材料，Cr和Cu可降低融化温度，Cr还可以降低表面张力，使得钛基钎焊材料钎焊使用是具有较好的流动性和润湿性，同时Ti能够与钢板中的C形成TiC薄层，与钢板和钛板的结合效果好，同时能够抑制元素扩散，减少界面局部夹杂物的生成。

技术研发人员：郭松涛,吕林,金云学,王海,鲍远生
受保护的技术使用者：湖北易飞复合材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13