用作聚变堆高热负荷部件的碳基材料－铜连接件的制备方法

摘要

一种用作聚变堆高热负荷部件的碳基材料—铜连接件的制备方法，属于高热负荷部件碳基材料与铜基合金系统集成技术领域。工艺为：选择非晶Ti基活性钎料作为连接材料，其成分重量为Ti：40～50％，Zr：25～35％，Cu：20～10％，Ni：15～5％，厚度为20～30μm；在碳基材料与铜之间插入缓解应力的中间层，将钎料、铜块及中间层材料经机加工后，用砂纸打磨平整，用丙酮清洗干净；碳基材料的待焊接面经机加工、磨光后，烧结、然后放入真空炉；采用电阻辐射加热方式进行真空钎焊。优点在于：采用非晶Ti基活性钎料的高活性，提高钎料对碳基材料润湿性的同时降低了连接温度；利用插入中间层的方式，解决了碳基材料和铜由于热膨胀系数不匹配而造成的热应力问题。

主权项

1、一种用作聚变堆高热负荷部件的碳基材料-铜连接件的制备方法，其特征在于：a、钎料成分：选择非晶Ti基活性钎料作为连接材料，其成分重量为Ti：40～50％，Zr：25～35％，Cu：10～20％，Ni：5～15％，厚度为20～30μm；Cu、Ni、Zr与Ti形成共晶，获得Ti-Zr-Cu-Ni系合金；b、中间层材料：在碳基材料与铜之间插入1～3种缓解应力的中间层；中间层材料有Mo、Cu、Ni、Ti或W，中间层为具有厚度0.1～0.5mm的薄片；c、焊前准备：将钎料、铜块及中间层材料经机加工后，用砂纸打磨平整，用丙酮清洗干净，晾干备用；碳基材料的待焊接面经机加工、磨光后，在烧结炉中于250℃～350℃脱气处理5～6个小时；由下至上按照Cu→钎料→中间层→钎料→碳基材料的顺序组装好，然后放置在焊接夹具中，放入真空炉；d、钎焊：采用电阻辐射加热方式进行真空钎焊，工艺参数为：真空度不低于10-2Pa，升温速率Tr＝10～20K/min，在1023K～1123K时保温5min～10min以使焊接件的温度均匀；钎焊温度T＝1153K～1223K，钎焊保温时间t＝5min～15min，降温速率Td＝4K/min～10K/min；钎焊时施加0.01～0.1MPa的压力。