本發(fā)明涉及一種釬焊用合金過渡襯套及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、感應(yīng)加熱爐已經(jīng)用于航天領(lǐng)域中，例如航天月壤揮發(fā)分測(cè)量?jī)x的揮發(fā)分測(cè)量?jī)x揮發(fā)分制備單元采用的就是感應(yīng)加熱爐，用于月壤中的揮發(fā)分及其同位素含量測(cè)量。承擔(dān)了月壤加熱、揮發(fā)分制備的重要作用。

2、航天用感應(yīng)加熱爐的功能部分由y-tzp陶瓷(氧化釔穩(wěn)定的四方氧化鋯多晶陶瓷)爐體、無(wú)氧銅感應(yīng)線圈(銅線)、k型熱電偶(ni基合金)、導(dǎo)管等組成，完成揮發(fā)分制備后，感應(yīng)加熱爐需保持氣密性，防止揮發(fā)成分泄露，因此需保證y-tzp陶瓷爐體與其它金屬組成部分之間連接氣密性。綜合考慮陶瓷與金屬焊接性差異，以及航天產(chǎn)品連接溫度適應(yīng)性、技術(shù)要求和特殊服役條件，y-tzp陶瓷爐體與其它金屬組成部分的連接工藝主要為釬焊工藝，一般選擇agcuti活性釬料。

3、然而，y-tzp陶瓷與金屬銅和鎳基合金物化性能差異較大，尤其線膨脹系數(shù)差異明顯，且agcuti釬料對(duì)銅線溶蝕極為嚴(yán)重，銅線極易被熔斷；并且直接焊接y-tzp陶瓷爐體與銅線、k型熱電偶絲以及316l導(dǎo)氣管主管會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，造成接頭力學(xué)性能、密封性能及抗熱震性能降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的y-tzp陶瓷爐體與銅線、k型熱電偶絲以及316l導(dǎo)氣管主管直接釬焊存在較大的殘余應(yīng)力，以及釬焊得到的接頭力學(xué)性能、密封性能及抗熱震性能低的問題，提出一種y-tzp陶瓷爐體與金屬構(gòu)件套接結(jié)構(gòu)釬焊用合金過渡襯套及釬焊方法。

2、本發(fā)明y-tzp陶瓷爐體與金屬構(gòu)件套接結(jié)構(gòu)釬焊用合金過渡襯套包括銅線過渡襯套(1)、熱電偶過渡襯套(2)和導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)；所述銅線過渡襯套(1)由銅線套管(11)和銅線過渡襯套凸緣(12)，銅線過渡襯套凸緣(12)設(shè)置在銅線套管(11)的一端；所述熱電偶過渡襯套(2)由熱電偶套管(21)和熱電偶過渡襯套凸緣(22)，熱電偶過渡襯套凸緣(22)設(shè)置在熱電偶套管(21)的一端；所述導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)由導(dǎo)氣管接管連接套管(31)和導(dǎo)氣管接管過渡襯套凸緣(32)構(gòu)成，導(dǎo)氣管接管過渡襯套凸緣(32)設(shè)置在導(dǎo)氣管接管連接套管(21)的外表面中部；

3、本發(fā)明利用y-tzp陶瓷爐體與金屬構(gòu)件套接結(jié)構(gòu)釬焊用合金過渡襯套釬焊y-tzp陶瓷爐體與金屬構(gòu)件的方法按照以下步驟進(jìn)行：

4、步驟一：利用游標(biāo)卡尺和塞規(guī)測(cè)量焊接孔與過渡襯套的配合間隙、過渡襯套與金屬構(gòu)件的配合間隙滿足釬焊需求；

5、所述焊接孔為y-tzp陶瓷爐體上的銅線焊接孔、y-tzp陶瓷爐體上的熱電偶焊接孔和y-tzp陶瓷爐體上的導(dǎo)氣管焊接孔；

6、所述金屬構(gòu)件為銅線和熱電偶；

7、所述過渡襯套為銅線過渡襯套(1)、熱電偶過渡襯套(2)和導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)；

8、步驟二：將agcuti釬料箔帶裁剪為平行四邊形和圓環(huán)形；

9、步驟三：將裁剪后的agcuti釬料箔帶使用400#砂紙進(jìn)行打磨，去除其表面致密氧化皮，并進(jìn)行清洗和烘干；

10、步驟四：將清洗后的平行四邊形agcuti釬料箔帶包覆在銅線過渡襯套(1)的銅線套管(11)的外表面、熱電偶過渡襯套(2)的熱電偶套管(21)的外表面和導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)的導(dǎo)氣管接管連接套管(31)的外表面；

11、步驟五：將包覆agcuti釬料箔帶的銅線過渡襯套(1)置于銅線焊接孔內(nèi)，在銅線過渡襯套(1)中銅線過渡襯套凸緣(12)和y-tzp陶瓷爐體之間放置圓環(huán)形agcuti釬料箔帶；將包覆agcuti釬料箔帶的熱電偶過渡襯套(2)置于熱電偶焊接孔內(nèi)，在熱電偶過渡襯套(2)中熱電偶過渡襯套凸緣(22)和y-tzp陶瓷爐體之間放置圓環(huán)形agcuti釬料箔帶；將包覆agcuti釬料箔帶的導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)置于導(dǎo)氣管焊接孔內(nèi)，在導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)中導(dǎo)氣管接管過渡襯套凸緣(32)和y-tzp陶瓷爐體之間放置圓環(huán)形agcuti釬料箔帶；

12、步驟六：將y-tzp陶瓷爐體上銅線焊接孔、y-tzp陶瓷爐體上熱電偶焊接孔、y-tzp陶瓷爐體上導(dǎo)氣管焊接孔和金屬構(gòu)件進(jìn)行清洗烘干；

13、步驟七：在銅線過渡襯套(1)中銅線過渡襯套凸緣(12)的圓周面和y-tzp陶瓷爐體之間涂覆agcuti焊膏，在銅線過渡襯套凸緣(12)下端面和銅線焊接孔下端面的間隙上涂覆agcuti焊膏；

14、將熱電偶置于熱電偶過渡襯套(2)的熱電偶套管(21)內(nèi)，在熱電偶的圓周面和熱電偶過渡襯套凸緣(22)上表面之間涂覆agcuti焊膏，在熱電偶過渡襯套凸緣(22)的圓周面和y-tzp陶瓷爐體之間涂覆agcuti焊膏，在熱電偶套管(21)下端面和y-tzp陶瓷爐體的電偶焊接孔的內(nèi)壁涂覆agcuti焊膏；

15、在導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)的導(dǎo)氣管接管過渡襯套凸緣(32)的圓周面和y-tzp陶瓷爐體之間涂覆agcuti焊膏，在導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)的導(dǎo)氣管接管連接套管(31)下端面和導(dǎo)氣管焊接孔下端面的間隙上涂覆agcuti焊膏；

16、步驟八：通過工裝卡具固定銅線過渡襯套(1)、熱電偶過渡襯套(2)和導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)，完成焊前裝配工作；

17、步驟九：將y-tzp陶瓷爐體放置于真空爐內(nèi)進(jìn)行釬焊；

18、步驟十：取出y-tzp陶瓷爐體，打磨銅線過渡襯套(1)中銅線套管(11)的內(nèi)孔和待焊銅線，并使用丙酮進(jìn)行刷洗，然后烘干；

19、步驟十一：將銅線置于銅線過渡襯套(1)中銅線套管(11)的內(nèi)孔內(nèi)，在銅線過渡襯套(1)中銅線套管(11)的上端面和銅線圓周面之間涂敷膏狀agcuinsn釬料；

20、步驟十二：將y-tzp陶瓷爐體放置于真空爐內(nèi)進(jìn)行釬焊。

21、本發(fā)明的原理及有益效果為：

22、1、本發(fā)明采用銅線過渡襯套(1)、熱電偶過渡襯套(2)和導(dǎo)氣管接管過渡襯套(3)用于金屬構(gòu)件和y-tzp陶瓷爐體之間的釬焊過渡，過渡襯套能夠有效緩解感應(yīng)加熱爐的y-tzp陶瓷爐體與銅線、熱電偶以及導(dǎo)氣管主管之間的殘余應(yīng)力。并且焊縫經(jīng)過力學(xué)環(huán)境(條件為18g加速度試驗(yàn)、12g正弦振動(dòng)試驗(yàn)、15.5g隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)和1800g沖擊試驗(yàn))和溫度環(huán)境(-195℃～195℃熱循環(huán)實(shí)驗(yàn))考核后仍不會(huì)開裂失效，滿足航天的應(yīng)用要求。同時(shí)本發(fā)明借助kovar合金易機(jī)械加工性能特點(diǎn)，采用kovar合金加工成過渡襯套結(jié)構(gòu)釬焊陶瓷與金屬套接結(jié)構(gòu)，利用kovar合金熱膨脹系數(shù)適中、難溶蝕的特點(diǎn)對(duì)于套接結(jié)構(gòu)陶瓷與金屬釬焊過程中兩側(cè)母材熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的焊后殘余熱應(yīng)力極大緩解，套接接頭中金屬母材的溶蝕現(xiàn)象得到抑制，接頭力學(xué)性能、密封性能及抗熱震性能均明顯提高。

23、2、本發(fā)明采用的過渡襯套的材質(zhì)為4j50可伐合金，其與焊接陶瓷所用的agcuti釬料反應(yīng)良好，因此過渡襯套與y-tzp陶瓷的釬焊接頭抗剪強(qiáng)度極高，平接加套接接頭接頭強(qiáng)度達(dá)到80mpa。

24、3、本發(fā)明采用的過渡襯套有效避免了agcuti釬料對(duì)銅線的溶蝕作用，保護(hù)了無(wú)氧銅線的形狀尺寸完整。

25、4、本發(fā)明將釬料箔帶預(yù)先彎卷成形置于焊縫內(nèi)，極大的促進(jìn)釬焊時(shí)液態(tài)活性釬料向金屬陶瓷焊縫內(nèi)的流動(dòng)填充，使得感應(yīng)加熱爐焊縫氣密性優(yōu)異，感應(yīng)加熱爐焊縫漏率<5×10-13pa·m3/s。避免了由于銅線和k型熱電偶絲直徑過小，導(dǎo)致陶瓷爐體上相應(yīng)焊接孔的深徑比過大，由于操作困難釬料無(wú)法預(yù)先放置，釬料無(wú)法完全填充，感應(yīng)加熱爐氣密性差。

26、5、本發(fā)明中過渡襯套帶有定位平臺(tái)(凸緣)，配合釬焊卡具使用，焊接時(shí)可保證焊縫間隙不變，有利于釬料的順利流動(dòng)填充以及感應(yīng)加熱爐的尺寸精度。