一种利用Ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法

技术特征：
1.一种利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：一、对锆合金母材的待焊面与ti箔中间层的待焊面进行预处理；所述锆合金母材为以锆为基体的合金，其中锆的含量超过90％；二、将步骤一处理的ti箔中间层置于锆合金母材的待焊面之间，进行扩散焊处理，得到连接件，即完成；所述扩散焊工艺为：扩散焊在加热炉中进行，加热炉的气氛为真空或惰性气氛，加热炉为真空时炉腔真空压力小于6
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pa，焊接时对待焊工件施加的压力为1～30mpa，先以5～30℃/min的速率升温到600～800℃并保温1～100min，然后以5～30℃/min的速度降温至200℃以下，之后随炉冷却或空冷至室温。2.根据权利要求1所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：步骤一中所述以锆为基体的合金为zr-2合金、zr-4合金、zr-1nb或zr-2.5nb合金。3.根据权利要求1所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：步骤一中所述ti箔中间层的厚度为5～200μm。4.根据权利要求1所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：步骤一中所述预处理过程为：对锆合金母材的待焊面与ti箔中间层的待焊面进行打磨或抛光；然后放入清洗剂中超声清洗。5.根据权利要求4所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：所述清洗剂为无水乙醇或丙酮。6.根据权利要求4所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：超声清洗时间为5～30min，然后风干。7.根据权利要求4所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：打磨至粗糙度达到ra0.05，抛光至粗糙度达到ra0.005。8.根据权利要求1所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：步骤二所述扩散焊工艺为：扩散焊在加热炉中进行，加热炉的气氛为真空或惰性气氛，加热炉为真空时炉腔真空压力小于6
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pa，焊接时对待焊工件施加的压力为10mpa，先以5～30℃/min的速率升温到600～800℃并保温1～100min，然后以5～30℃/min的速度降温至200℃以下，之后随炉冷却或空冷至室温。9.根据权利要求1所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：步骤二所述扩散焊工艺为：扩散焊在加热炉中进行，加热炉的气氛为真空或惰性气氛，加热炉为真空时炉腔真空压力小于6
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pa，焊接时对待焊工件施加的压力为1～30mpa，先以10℃/min的速率升温到700℃并保温30min，然后以5～30℃/min的速度降温至200℃以下，之后随炉冷却或空冷至室温。10.根据权利要求1所述的利用ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，其特征在于：步骤二所述扩散焊工艺为：扩散焊在加热炉中进行，加热炉的气氛为真空或惰性气氛，加热炉为真空时炉腔真空压力小于6
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pa，焊接时对待焊工件施加的压力为1～30mpa，先以5～30℃/min的速率升温到600～800℃并保温1～100min，然后以10℃/min的速度降温至100℃，之后随炉冷却或空冷至室温。

技术总结
一种利用Ti箔中间层实现锆合金自身低温扩散连接的方法，涉及一种利用Ti箔中间层实现锆合金扩散连接的方法。目的是解决新型燃料元件焊接过程中存在的经历高温焊接后燃料芯体组织受到破坏以及性能受损的问题。方法：对锆合金母材的待焊面与Ti箔中间层的待焊面进行预处理；将步骤一处理的Ti箔中间层置于锆合金母材的待焊面之间，进行扩散焊处理。本发明通过加入Ti箔中间层，在焊接过程中经过Ti与Zr的相互扩散，实现锆合金的相转变，完成锆合金的低温扩散连接；本发明能够实现新型燃料元件低温连接的要求，避免燃料芯体组织及性能受损，满足新型燃料元件焊后形变控制要求。本发明能够获得无气孔、组织致密、强度高的焊接接头。强度高的焊接接头。强度高的焊接接头。


技术研发人员：孙湛 何永杰 张丽霞 马迎凯
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/6/3