專利名稱：可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用的液相擴散接合合金箔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬材料的液相擴散接合，更具體地說，涉及一種對耐熱鋼和耐熱合金鋼的液相擴散接合或這些合金鋼和碳鋼的液相擴散接合有用的、可在氧化氣氛中接合的、其特征在于可形成具有優(yōu)異的接合強度和其接合部位之高溫蠕變性能優(yōu)異的接縫的液相擴散接合用的材料。
背景技術：
液相擴散接合是這樣一種接合方法，該方法在欲接合的材料之間，以箔、粉末或鍍層等的形態(tài)，將具有其熔點低于被接合材料的共晶組成的合金插入，并加壓，再將接合部位加熱至稍高于插入合金(以下簡稱插入合金)的液相線的溫度，由此進行熔融、等溫凝固，該方法被認為是固相接合法的一種。
上述的液相擴散接合方法，由于可在較低的壓力下接合，因此是一種可用于盡可能避免由接合產生的殘余應力及變形的接合方法，且是一種適用于熔接困難的高合金鋼、耐熱鋼的接合的技術。
欲用液相擴散接合法接合的材料通常含有合金組成的0.50％以上的Cr。含Cr材料由于在表面形成有致密的氧化鉻(通常是Cr2O3)膜，耐氧化性和耐腐蝕性優(yōu)異是其特征。因此，由于接合時加熱，在接合面上必然形成氧化膜，阻礙熔融態(tài)插入合金的潤濕，顯著地抑制接合時所需的原子的擴散。
因此，迄今，如日本專利公開公報1978年第81458號、1987年第34685號和227595號所述，接合均需在真空、惰性或還原性氣氛中進行，由此導致接合成本明顯上升。
本發(fā)明者經過反復研究，結果發(fā)現(xiàn)，作為成分，含有V的插入合金在氧化氣氛中也可進行液相擴散接合。而且發(fā)現(xiàn)，V雖然是使插入合金的熔點上升的元素，但適當調整其它元素(在本發(fā)明中，基本上是Si)，可得到接合性極佳的插入金屬。
含V的、增加了Si量的液相擴散接合用合金箔幾乎沒有先例。美國專利第3856513號公開了一種具有組成為MaYbZc的合金。式中，M表示選自Fe、Ni、Co、V、Cr的金屬，Y表示選自P、B、C的元素，Z表示選自Al、Si、Sn、Ge、In、Sb、Be的元素，a約在60-90％(原子)范圍內，b約在10-30％(原子)范圍內，c約在0.1-15％(原子)范圍內。這種材料已通過運用現(xiàn)在熟悉的處理技術，由熔融物急速冷卻已用于工業(yè)生產并實用化。
然而，這里，是以V為基材且以將合金無定形化為目的的，而不是作為接合用合金箔公開的。并且，Si含量低，箔的熔點與本發(fā)明相比高出許多，進行液相擴散接合極為困難。加之，P含量也與本發(fā)明完全不同，由于P含量高，在接合部附近含Mo或Cr的合金一側生成粗大的析出物，因此，其接合強度與用本發(fā)明的箔而得到的接合部相比，則相當?shù)牡?。日本專利公開公報1978年第81458號以一種箔的形式提供了美國專利第3856513號公報上所述的合金，但這里，由于不含V成分，因此該合金完全不能在氧化氣氛中進行液相擴散接合。
本發(fā)明者在上述現(xiàn)有技術的基礎上，發(fā)現(xiàn)在氧化氣氛中進行液相擴散接合時，使用含0.1-20.0％(原子)V、增加了Si量的插入合金即可進行接合，并在日本專利公開公報1990年第151378號公開了可用于在氧化氣氛中液相擴散接合的合金箔的技術。其主要內容為該合金是一種其特征在于含(以原子％計)0.5至不到10.0％的B、15.0-30.0％的Si、0.1-20.0％的V或還含一種或多種選自(A)Cr0.1-20.0％、Fe0.1-20.0％、Mo0.1-20.0％的元素及/或一種或多種選自(B)W0.1-10.0％、Co0.1-10.0％的元素，其余基本為Ni和不可避免的雜質的、厚為3.0-120μm的、可用于在氧化氣氛中作液相擴散接合的合金箔，或該合金箔的特征還在于實際上是玻璃態(tài)的液相擴散接合用合金箔。
另一方面，由于日益迫切的全球規(guī)模的能源狀況和環(huán)境問題，發(fā)電設備的運行條件變得越來越嚴酷，尤其是運行蒸汽條件的高溫高壓化顯著，迄今使用的所謂滿足工業(yè)規(guī)格的市售流通商品，已處于無法承受在預定未來將要建設的超超臨界壓發(fā)電設備使用的狀況。
耐熱鋼的蠕變強度在老化時間短的情況下受固溶強化支配，在老化時間長的情況下受析出強化支配。這是由于最初在鋼中固溶的固溶強化元素受老化的影響，通常作為M23C6等穩(wěn)定的碳化物析出，再經過長時間的老化，這些析出物凝集而粗化，導致蠕變強度下降。因此，為很好地保持耐熱鋼的蠕變強度，如何長時間地不使固溶強化元素析出而使其以固溶態(tài)保留在鋼中，人們進行了很多研究。
例如，在日本專利公開公報1988年第89644號、1986年第231139號、1987年第2974354號等中，公開了使用W作為固溶強化元素，使鐵素體耐熱鋼的蠕變強度較現(xiàn)有的Mo添加型鐵素體耐熱鋼取得突破性進展的研究成果。這些鋼多數(shù)是回火馬氏體單相組織，由于具有優(yōu)異的耐水蒸汽氧化性的鐵素體鋼的優(yōu)越性和高強度的特性相結合，人們期望這些鋼成為新一代可在高溫高壓下使用的材料。
再有，人們正在研究、開發(fā)一種新的“高氮鋼”，這種鋼由于氮所具有的優(yōu)異的耐氧化性，及其所具有的、在作為氮化物析出時可提高高溫蠕變強度的效果，比起以往的由碳強化的鋼，具有更高的高溫強度和耐腐蝕性。本發(fā)明者們基于這樣的構思，已在日本專利公開公報1991年第240935號、1993年098394號上提出了一種含氮量高的鐵素體系高強度耐熱鋼。
然而，這些新的耐熱材料由于其優(yōu)異的高溫強度，難以熔接，尤其是熔接金屬和熔接粘合劑的硬度有日益增強的傾向，若不在熔接后進行相當長時間的熱處理，這些材料往往不能符合安全標準。
特別是，在欲熔接含氮量高的材料時，單從熔接金屬或熔融了的被熔接材料中散發(fā)至氣氛中，其結果，熔接部或熔接部附近的粘合劑以及受熔接熱影響部分中的含氮量相對于其添加量而減少。從而，或是導致強度的下降，或是由于奧氏體當量的減少而在鋼中出現(xiàn)δ-鐵素體，不能保持均勻的馬丁體組織或奧氏體組織，由此，使得接縫強度及耐腐蝕性顯著降低。僅從接縫來看，所述的鋼已不成其為“高氮鋼”，材料本身所具有的特性已無法再作局部顯現(xiàn)。
此外，最近以城市垃圾及其它難燃性物質或化學物質為燃料的鍋爐設備正在計劃中，在這些需要極強耐腐蝕性的鍋爐中，使用超合金、Ni基合金或將這些合金與上述新鐵素體耐熱鋼疊層的所謂二重管。然而，將這些由高耐腐蝕鋼導入鍋爐設備時，缺乏有效的接合方法，目前的現(xiàn)狀是采用高成本的施工方法，即，只能依賴將大量昂貴的Ni基合金用堆焊法進行熔敷，然后再將整個鋼管熱處理，開出熔接槽后，再進行熔接。
將這些具難熔接性耐熱材料接合的有效的工業(yè)技術正是本領域所渴望的，人們?yōu)榇搜芯慷ㄙM了大量的時間和經費。
被認為可望成為其解決方法之一的是包含本發(fā)明的液相擴散接合。迄今，該方法已試驗性地應用于高溫下使用的火箭發(fā)動機的噴嘴、Ti合金制成的宇宙飛船的起落架等對高溫強度和可靠性有特殊要求的部位。但將液相擴散接合技術實際應用在發(fā)電設備上的例子則幾乎沒有。
另外，尤其新奇的是，用現(xiàn)有的用于接合Ni基合金的液相擴散接合用合金箔接合含W的高強度耐熱鋼或高氮耐熱鋼時，由于其含有的合金成分與被接合材料顯著不同，不能得到均勻的機械性能，且不能在氧化氣氛中接合，無法同時達到優(yōu)質的接合接縫和低成本，這由其化學組成也可知道。
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術無法解決的難題，使用一種新的液相擴散接合技術，從而可接合在高溫環(huán)境中使用的耐熱鋼和耐熱鋼管。本發(fā)明的目的在于提供一種用于在氧化氣氛中液相接合耐熱鋼，進行可靠性高、耐熱性優(yōu)異的接合的液相擴散接合用合金箔。
發(fā)明的公開本發(fā)明是在上述研究的基礎上完成的，其要點在于含量以質量％計
Si6.0％-15.0％、 Mn0.1-2.0％Cr0.50％-30.0％、Mo0.10-5.0％、V0.50％-10.0％、 Nb0.02-1.0％、W0.10％-5.0％、 N0.05-2.0％、P0.50％-20.0％、或者，再按需要，含有C0.005％-1.0％，且C和N的比率為質量％之比，C/N小于1，或者，再按需要，含有Ti0.01％-5.0％，Zr0.01-5.0％中的一種或兩種。
其余為Ni和不可避免的雜質、厚為3.0-300μm的、可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔或具有上述組成的實質上為玻璃態(tài)的可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔。
在本發(fā)明中，“氧化氣氛”是指在一種接合氣氛中，以體積％計，含0.1％以上的氧氣，氧分壓在10-3atm以上，即，意指這樣一種氧化氣氛，即使含還原性氣體如H2、H2S、水蒸氣等時，其氧化力相當于氧濃度0.1％以上的氣氛。
另外，，除非另有說明，“熔點”是指在二元以上的合金狀態(tài)圖上的固相線。
圖面的簡單說明

圖1是顯示被接合材料的一個例子的模式圖。
圖2是液相擴散接合包層鋼板的裝配要領的示意圖。
圖3是制成的包層鋼板和評價接合部位接縫斷裂強度用的拉伸試驗片的取樣要領的示意4表示插入合金中V含量與接縫斷裂強度關系的示意5表示插入合金中Si含量與接縫斷裂強度關系的示意6表示插入合金中P含量與接縫斷裂強度關系的示意7表示插入合金的厚度對為得到用液相擴散接合法接合的具有40kg/mm2以上斷裂強度的接合部位所需接合時間的影響的示意8表示作為本發(fā)明的鋼在700℃、1000小時條件下的高溫耐氧化特性指標的D值的一個例子的示意圖本發(fā)明的最佳實施方式下面詳細說明本發(fā)明。
首先，說明將本發(fā)明的各成分限定在上述范圍內的理由。
Si是一種可有效降低基材Ni的熔點的元素。即，由于本發(fā)明合金箔以含有大量V為特征，其熔點較高，為防止接合時間變長，有必要添加6.0％以上的硅。但若Si的添加量大于15.0％，則在氧化氣氛中進行液相擴散接合時，插入合金中會有含Si的粗大氧化物生成，從而使接合部的強度和韌性下降，因此限定該成分的范圍在6.0-15.0％。
Mn具有固溶在基材Ni中，提高其強度的效果。若其添加量小于0.1％，則沒有效果，而若該添加量大于2％，則強度增加過度，影響接合部位的韌性，因此，將Mn的添加范圍限定在0.1-2.0％。
Cr對提高在高溫環(huán)境中使用的鋼和合金的耐腐蝕性和耐氧化性極為重要，且是一種可提高鋼的可淬性的元素。為使接縫具有充分的耐腐蝕性和可淬性，需要添加0.50％的Cr，但若其添加量大于30.0％，則合金箔的熔點顯著上升，可加工性下降，從而使液相擴散接合溫度上升至脫離實用范圍的高溫，即，上升至1400℃以上，因此，將Cr的添加范圍限定在0.50-30.0％。
Mo與Cr同樣，是提高接縫的耐腐蝕性所必不可少的元素，尤其是它具有提高耐應力腐蝕斷裂特性的效果。而且，由于其在高溫時，可通過固溶強化而提高接縫的蠕變強度，因此，可極大地改善本發(fā)明合金箔的效果。但若其添加量不到0.10％，則沒有效果，而若其添加量大于5.0％，則由于會在本發(fā)明的擴散元素P的晶粒邊界上析出Mo2CrP2型高熔點磷化物，因此，限定Mo的添加范圍在0.10-5.0％。
V由于使含Cr的合金表面的Cr氧化膜熔融、球狀化，改善熔融的插入合金和含Cr合金之間的潤濕性，防止P的擴散受到Cr氧化膜的阻礙，是一種對在氧化氣氛中實現(xiàn)液相擴散接合極為重要的元素。但若其添加量小于0.50％，則由于不能充分熔融Cr氧化膜，沒有效果而若其添加量大于10.0％，則插入合金的熔點超過1300℃，使液相擴散接合實際上變得不可能，因此，限定V的添加范圍在0.50-10.0％。
Nb作為碳化物、氮化物或碳氮化物在基材中形成微細析出物，尤其對提高接縫的高溫蠕變強度具有效果。但若其添加量小于0.02％，則Nb由于與被接合材料表面的氧反應，而主要作為氧化物而消失，添加效果較?。欢羝涮砑恿看笥?.0％，則會引起晶粒邊界偏析，使接縫脆化，因此，限定Nb的添加范圍在0.02-1.0％。
W是一種可通過固溶強化，使材料的高溫蠕變強度顯著提高的元素，因此也是一種使最新開發(fā)的呈高蠕變強度的耐熱材料與接縫的機械特性一致所必不可少的元素。但若其添加量小于0.10％，則沒有效果；而若大于5.0％，則由于由樹枝狀晶間偏析引起拉夫斯(Laves)相析出，材料的高溫強度反而下降，因此，限定W的添加范圍在0.10-5.0％。
N是一種可與Nb或V形成碳化物、氮化物或碳氮化物、在基材中析出微粒，從而使材料的高溫強度極大地提高的元素。特別是，當其添加量在0.05％以上時，其使析出物變?yōu)榈锊⒆骷毼⒌姆稚⒌男Ч吞岣吣透g性的效果顯著；但若其添加量大于2.0％，則析出粗大的氮化物，影響接縫的韌性，因此，限定N的添加范圍在0.05-2.0％。
P是一種用于實現(xiàn)進行液相擴散接合所需的等溫凝固的擴散原子，還是一種使基材Ni的熔點低于被接合材料所必需的元素，因此，需按各個目的添加0.50％以上。但由于本發(fā)明者經過深入研究，發(fā)現(xiàn)若添加量大于20.0％時，則在接合部位附近的含Mo、Cr的合金一側的結晶晶粒邊界會有5μm以上的粗大的磷化物形成，使接合部位的強度顯著下降，因此限定P的添加范圍在0.50-20.0％。P含量低也是本發(fā)明的特征之一。
另外，選擇P作為主要的擴散元素可以因選擇P作為主要的擴散元素而避免BN的生成，并得到無缺陷的良好的接合部，這是其有利之處，也是選擇P作為主要的擴散元素的原因之一。而在通常的以B作為主要擴散元素的液相擴散接合用的合金箔中，特別是，在接合含有很多氮的材料時，B和N生成粗大的BN，從而降低了接縫強度。
以上是本發(fā)明的基本成分，但在本發(fā)明中，可根據需要，按各個用途，添加選自(A)C0.005-1.0％及/或(B)Ti0.01-5.0％、Zr0.01-5.0％的一種或多種元素。
C是碳化物的形成元素，具體地說，和本發(fā)明中的Nb、V、W、Mo、Cr及Ti、Zr等形成穩(wěn)定的碳化物，當經過適當?shù)臒崽幚砗?，碳可成細微物分散在鋼中，提高接縫的蠕變斷裂強度。同時，碳可作為填隙原子，侵入型地固溶在金屬材料中，提高材料的強度。因此，碳的添加對接合強度大的材料接縫的機械特性能有效提高至與被接合材料相同水平有用。但若其添加量小于0.005％，則提高強度的效果不顯著，而若大于1.0％，則碳化物粗化至反而阻礙蠕變強度提高的程度，因此，限定C的添加范圍在0.005-1.0％。
然而，C和N的關系是重要的，該二者的質量％之比應通常是C/N小于1，僅僅在此時，接縫中的析出物可作為Cr、Mo、Nb、V等為主體的氮化物或碳·氮化物存在，實現(xiàn)如權利要求1至4所述的含氮量高的材料中的特別優(yōu)異的耐腐蝕性和高溫強度。
Ti及Zr在進行氧化氣氛中的液相擴散接合時，俘獲、固定侵入接縫部分的金屬中的氧原子，從而形成TixOy或ZrO2，并在接合時的鐓鍛過程中，被作為鍛屑清除出接縫外，因而具有清洗接縫的效果。另外，在添加量大的情況下，還可和碳結合，作為微細碳化物析出，有助于接縫的高溫蠕變強度的提高。但若Ti或Zr的添加量小于0.01％，則沒有效果，而若大于5.0％，則會主要沿晶粒邊界偏析，使接縫顯著脆化，因此，將添加范圍限定在0.01-5.0％。上述各成分可分別單獨添加，也可合用同時添加。
將合金箔的晶體結構制成玻璃態(tài)是為了使本發(fā)明的合金箔在液相擴散接合時能均勻地熔融。當組成不均勻，存在所含合金成分偏析時，由于插入合金的熔點隨接合部位的位置而變化，因此，不能得到均質的接合界面。當均質組成和合金箔可容易地得到時，則晶體結構可不必呈玻璃態(tài)。
本發(fā)明的液相擴散接合用合金箔可作為插入合金，以各種形狀提供。例如，將具有權利要求1至4中任一項所述成分的合金用液體急冷法制成箔，從本發(fā)明的化學成分而言，是完全可能且最合適。
這里采用的基本制造方法是將熔融態(tài)合金通過噴嘴噴至冷卻板上，再通過熱接觸，使熔融態(tài)合金冷卻凝固的液體急冷法。其中，以稱作單軋棍法的為佳。當然，也包括使用滾筒內壁的離心急冷法、使用無縫環(huán)帶的方法及其改良法，如附設輔助軋輥、軋輥表面溫度控制裝置的方法、或在減壓下、甚至在真空中或在惰性氣體中鑄造的方法。另外，也可運用將熔融合金注入一對軋輥之間進行急冷凝固的雙軋輥法。
再有，本發(fā)明的合金還可以經真空熔融、鑄造，用通常方法軋制、退火而制成的箔的形態(tài)提供。
合金箔越薄，接合部位附近的機械特性的變化越小，接合所需的時間越短，因此，對液相擴散接合越有利。但當合金箔的厚度小于3.0μm時，V的絕對量不足以使被接合材料合金表面的Cr氧化膜無害化，而若大于300.0μm，則完成液相擴散接合所需的時間將在10小時以上，不實用，因此限定合金箔的厚度在3.0-300.00μm。
本發(fā)明涉及用于液相擴散接合的合金箔。但由于接合可在大氣中進行，本發(fā)明的合金箔也可用于釬焊、軟釬焊等接合法。
〔實施例〕將如表1(表1-1～表1-4)所示的具有權利要求1至4中任一項所述組成的合金約100g用(1)單軋輥法(使用直徑為300mm的Cu合金輥)進行急冷，或在(2)真空熔爐中熔融、鑄造后，按通常方法熱軋，制成寬2-215mm、厚50.0μm的箔。另外，將(2)熱軋成的箔在700℃進行均勻退火10小時，以消除宏觀上成分的不均勻性。將(1)的急冷箔的鑄造通過將軋輥的圓周速度保持在5.0-15.0m/s間進行。使用了何種方法，可參見表1。表中，METHOD欄表示制造方法的種類，「1」表示使用了上述方法(1)，「2」表示使用了上述方法(2)。將在5個點上測定所得箔的寬度和厚度，確認得到了上述尺寸后，用DTA(差示熱分析裝置)測定熔點。熔點同時顯示在表1中。
接著，通過化學分析鑒定成分。表1是其分析結果，單位是質量％。各箔均以Ni為基材，各成分的和與100％的差表示Ni和不可避免的雜質的合計濃度。各箔的晶體結構在上述制造條件下變成非晶質、結晶質及部分的結晶質和非晶質的混合結構中的任一種，取何種結構取決于其組成。
表2顯示用于與本發(fā)明合金箔比較的比較合金箔的成分及其特性。
然后，使用表1的合計100的滿足權利要求1至5的插入合金和表2的比較插入合金(含慣用型插入合金)實施液相擴散接合。
表2的各箔均以Ni為基材，各成分的和與100％的差表示Ni和不可避免的雜質的合計濃度。表2的箔的制造方法也與本發(fā)明的合金箔的制造方法完全相同。
試驗片的形狀如圖1所示，為100mm厚×1000mm寬×2000mm長。分別制備含Cr的鐵素體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼和62％Ni基高耐腐蝕耐熱合金，如圖2所示，中間夾入插入合金。在圖中，1、2表示被接合材料(碳鋼)、2表示被接合材料(合金鋼)，3表示液相擴散接合用合金(插入合金)。插入合金的厚度為3.0-500μm。氣氛為大氣，接合溫度在略高于各箔的熔點至熔點+50℃的范圍內，使用大型加熱爐，在基本上為1050-1300℃的條件下進行接合。接合時間均為1小時，為確保被接合材料的強度、耐腐蝕性、韌性，接合后的熱處理系通過適當?shù)貑为毣蚪M合實施退火、淬火+退火、退火+回火、淬火+退火+回火而進行。在進行這些熱處理的時候，元素在被接合材料之間相互擴散，使接合部位均質化，但由于插入合金中的P含量小，幾乎不出現(xiàn)析出物的生成、增加和生長。
接著，按JISG-0601-5“包層鋼板的超聲波探傷試驗法”，用試驗片方式檢測接合部位的致密性。在使用滿足權利要求1至5的插入合金的所有試驗片中，被接合面積率為0％。
然后再按照圖3所示要領，在板的厚度方向切出JIS A-2號拉伸試驗片，所有接合材料均用Instron型拉伸試驗機在常溫下測試接合部位的相對斷裂強度。
接合部位的拉伸斷裂強度取決于被接合材料的性質、板厚及使用環(huán)境條件等。在實施例中，由于實際限制，設最低必要強度為40kg/mm2，若斷裂強度在40kg/mm2以上，則認為已充分接合。試驗結果見表1。
圖4表示插入合金中的V濃度對接合部位斷裂強度的影響。V濃度(以質量％計)若小于0.5％，則由于不能消除被接合材料合金表面的Cr氧化膜的不良影響，接合部位的斷裂強度就低；當V濃度大于0.5％時，接合部位的斷裂強度達到或超過被接合材料的限，V可有效地消除Cr氧化膜的不良影響。但若V大于10.0％，則由于插入合金的熔點上升，導致接合時間不足，接合部位斷裂強度就下降。
圖5為同樣顯示Si與接合部位斷裂強度的關系。當Si小于6.0％或大于15.0％時，接合部位的斷裂強度均小，高斷裂強度可在Si為6.0-15.0％時得到。
圖6顯示P和接合部位斷裂強度的關系。當P小于0.5％時，插入合金的熔點高，而當P大于20.0％時，則由于接合界面附近磷化物的生成，接合部位的斷裂強度均小，高斷裂強度可在P為0.5-20.0％時得到。
圖7顯示插入合金的厚度與為確保接合部位拉伸強度在40kg/mm2以上而所需的接合時間的關系。當箔的厚度在300μm以上時，在本發(fā)明的成分范圍內，接合時間需在10小時以上，這明顯不實用。
表2是與本發(fā)明合金箔對比的比較合金箔的化學成分分析結果和熔點、用與使用比較合金箔的實施例完全相同的方法制成的包層鋼板的接合部位的拉伸斷裂強度、以及作為耐氧化性指標的將制成的接縫在700℃的大氣中氧化1000小時后在接縫表面生成的氧化膜的厚度D。這時，考慮到在500-650℃使用的鐵素體耐熱鋼的耐氧化特性，將D的閾值設為20μm。即，若D小于20μm，可認為接縫具有充分的長時間耐高溫氧化特性。表1中權利要求1至5所述的本發(fā)明鋼的厚度D如圖8所示，通常在20μm以下。
在比較鋼中，第101號箔為由于P含量不足，其熔點高于1300℃，結果，其斷裂強度低下的例子；第102號箔為P含量高，在接合部位附近被接合合金一側有大量粗大的硼化物生成，接合部位斷裂強度顯著下降的例子；第103號和第104號箔分別為Si含量不足，熔點超過1300℃的例子及Si含量過多，接合時插入合金中產生粗大的SiO2之類的氧化物，使接合部位的斷裂強度下降的例子；第105號箔為V含量不足，被接合材料合金表面生成的Cr氧化膜的不良影響未被徹底消除的例子；第106號箔為V含量超過10.0％，熔點變得極高，未能進行充分的液相擴散接合的例子；第107號箔為Cr含量不足，耐氧化性下降的例子；第108號箔為Mo含量不足，耐氧化性下降的例子；第109號和第110號分別為Nb、W不足，接縫強度不夠的例子；第111號箔為W含量過多，箔的熔點超過1300℃，接合強度不足的例子；第112號箔為氮和碳含量C/N大于1，且N的含量在權利要求1-4所述的規(guī)定值以下，接縫的析出強化不夠，接縫強度下降的例子。
表1-1本發(fā)明箔化學成分(質量％)

MP插入合金的熔點(℃)RS液相擴散接合接縫的拉伸強度(kg/mm2)TH插入合金的厚度(μm)METHOD插入合金的制造方法的種類(1用單軋輥法急冷2在真空熔爐中熔制、鑄造后熱軋)表1-2本發(fā)明箔化學成分(質量％)

MP插入合金的熔點(℃)RS液相擴散接合接縫的拉伸強度(kg/mm2)TH插入合金的厚度(μm)METHOD插入合金的制造方法的種類(1用單軋輥法急冷2在真空熔爐中熔制、鑄造后熱軋)表1-3本發(fā)明箔化學成分(質量％)

MP插入合金的熔點(℃)RS液相擴散接合接縫的拉伸強度(kg/mm2)TH插入合金的厚度(μm)METHOD插入合金的制造方法的種類(1用單軋輥法急冷2在真空熔爐中熔制、鑄造后熱軋)表1-4本發(fā)明箔化學成分(質量％)

MP插入合金的熔點(℃)RS液相擴散接合接縫的拉伸強度(kg/mm2)TH插入合金的厚度(μm)METHOD插入合金的制造方法的種類(1用單軋輥法急冷2在真空熔爐中熔制、鑄造后熱軋)表2

表3

產業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明提供了一種也可用于在氧化氣氛中進行液相擴散接合的合金箔，該合金箔可在耐熱金屬材料之間產生具有極高斷裂強度的接縫，從而對產業(yè)發(fā)展貢獻極大。
權利要求
1.可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔，其特征在于，所述合金箔以質量％計，含有Si6.0％-1 5.0％、Mn0.1％-2.0％Cr0.50％-30.0％、Mo0.10％-5.0％、V0.50％-10.0％、Nb0.02-1.0％、W0.10％-5.0％、N0.05％-2.0％、P0.50％-20.0％、其余為Ni和雜質、厚為3.0-300μm。
2.可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔，其特征在于，所述合金箔以質量％計，含有Si6.0％-15.0％、Mn0.1％-2.0％Cr0.50％-30.0％、Mo0.10％-5.0％、V0.50％-10.0％、Nb0.02-1.0％、W0.10％-5.0％、N0.05％-2.0％、P0.50％-20.0％、C0.005％-1.0％且，C和N的含量比以％(質量)計為C/N小于1，其余為Ni和雜質、厚為3.0-300μm。
3.可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔，其特征在于，所述合金箔以質量％計，含有Si6.0％-15.0％、Mn0.1％-2.0％Cr0.50％-30.0％、Mo0.10％-5.0％、V0.50％-10.0％、Nb0.02％-1.0％、W0.10％-5.0％、N0.05％-2.0％、P0.50％-20.0％、還含有Ti0.01-5.0％、Zr0.10％-5.0％中的一種或二種，其余為Ni和雜質、厚為3.0-300μm。
4.可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔，其特征在于，所述合金箔以質量％計，含有Si6.0％-15.0％、Mn0.1％-2.0％Cr0.50％-30.0％、Mo0.10％-5.0％、V0.50％-10.0％、Nb0.02％-1.0％、W0.10％-5.0％、N0.05％-2.0％、P0.50％-20.0％、C0.005-1.0％且，C和N的含量比以％(質量)計，C/N小于1，還含有Ti0.01％-5.0％Zr0.01％-5.0％中的一種或二種，其余為Ni和雜質、厚為3.0-300μm。
5.如權利要求1至4中任一項所述的可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔，其特征在于，所述合金箔的組織實質上是玻璃態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可在氧化氣氛中將熔接困難的耐熱材料作液相擴散接合的液相擴散接合用合金箔。即一種特征在于含(以質量％計)Si6.0-15.0％、Mn0.1-2.0％、Cr0.50-30.0％、Mo0.10-5.0％、V0.50-10.0％、Nb0.02-1.0％、W0.10-5.0％、N0.01-0.5％、P0.50-20.0％，或再含有C0.005-1.0％，或視需要還含有Ti0.01-5.0％、Zr0.01-5.0％中的一種或兩種，其余為Ni和雜質、厚為3.0-300μm的可在氧化氣氛中接合的液相擴散接合用，或具有上述組成的實質上為玻璃態(tài)的可在氧化氣氛中接合的耐熱材料用液相擴散接合合金箔。
文檔編號B23K20/02GK1145046SQ95192419
公開日1997年3月12日 申請日期1995年4月6日 優(yōu)先權日1994年4月6日
發(fā)明者長谷川泰士, 直井久, 佐藤有一, 筌場寬 申請人:新日本制鐵株式會社