陶瓷與金屬直接釬接的關(guān)鍵問(wèn)題是釬料的選擇,采用活性釬料進(jìn)行陶瓷與的直接釬接,并對(duì)接頭進(jìn)行了機(jī)械拉伸試驗(yàn)和金相分析,結(jié)果表明,釬料的選擇是成功的,還介紹了釬料的冶煉工藝。

本研究使用al-si釬料對(duì)各種鋁合金與不銹鋼在電阻爐中實(shí)施了釬焊。對(duì)接頭成敗、釬焊界面間鋁合金、釬料和釬劑成分的元素?cái)U(kuò)散狀況和組織變化進(jìn)行了edx,epma分析;并用xrd檢測(cè)了釬劑對(duì)不銹鋼的影響;還根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)熔融釬料層的消失即等溫凝固時(shí)間進(jìn)行了理論推定;進(jìn)而將推定結(jié)果和al-si與al-zn系重疊擴(kuò)散的理論解析進(jìn)行了對(duì)比考察、驗(yàn)證。其結(jié)果為:鋁合金與不銹鋼的空氣中釬焊要得到強(qiáng)固的接頭是很困難的;使用釬劑去除不銹鋼的氧化膜并使其產(chǎn)生濕潤(rùn)所需的時(shí)間比鋁合金要長(zhǎng);接頭不能形成的主要原因是釬料在對(duì)不銹鋼產(chǎn)生潤(rùn)濕前,先與鋁合金產(chǎn)生潤(rùn)濕、反應(yīng)后急速等溫凝固;而此等溫凝固是由釬劑中的zn擴(kuò)散到釬料及鋁合金母材中所致。

采用金相顯微鏡、電子顯微鏡、x射線能譜儀、顯微硬度、力學(xué)試驗(yàn)等檢測(cè)手段,對(duì)ta17鈦合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不銹鋼釬焊接頭的組織特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:釬縫中不銹鋼/釬料一側(cè),形成了三層金屬間化合物釬縫組織;在鈦合金/釬料一側(cè),形成兩個(gè)組織區(qū)域;同時(shí),銀沿鈦合金晶間擴(kuò)散;在凝固釬焊接頭的釬縫中,靠近不銹鋼一側(cè)出現(xiàn)了ti、cu的富集;靠近鈦合金一側(cè)cu原子的含量明顯升高,釬縫中心區(qū)基本上是純銀;釬縫中除不銹鋼/釬料擴(kuò)散層外,其他各微區(qū)的顯微硬度并沒(méi)有增加;從釬縫斷口分析也證明釬縫中靠近不銹鋼一側(cè)是接頭最薄弱的位置。

通過(guò)分析氧槍噴頭的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境和失效形式,探討銀基釬料的組織和性能,使用eds方法對(duì)氧槍噴頭釬縫進(jìn)行研究,認(rèn)為多元銀基釬料中鋅、鎘總量應(yīng)小于40%,否則焊縫易形成較多脆性相,將影響性能。此外,提出批量生產(chǎn)氧槍噴頭應(yīng)采用爐內(nèi)釬焊技術(shù)。結(jié)果表明,釬縫組織致密、綜合性能良好,相比其它方法,具有質(zhì)量穩(wěn)定、合格率高、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。

鎳基釬料釬焊不銹鋼的釬縫組織及工藝的研究

文中采用bni-2釬料(bni82crsib)對(duì)1cr18ni9ti不銹鋼進(jìn)行了真空釬焊,釬焊后對(duì)樣件進(jìn)行了拉力試驗(yàn),并使用掃描電鏡對(duì)接頭組織進(jìn)行了分析,以研究焊接間隙對(duì)釬焊縫性能的影響。研究結(jié)果表明,接頭組織基本由固溶體、金屬間化合物及母材近焊縫區(qū)域附近的網(wǎng)狀組織組成。隨著釬縫間隙的增大,釬縫的組織會(huì)出現(xiàn)大量的金屬間化合物,釬焊接頭的綜合性能會(huì)隨之下降,釬縫的強(qiáng)度也隨著釬縫間隙的增大呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。

分別研究了四種銀基釬料,參照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)了其釬焊tb2/不銹鋼的釬焊工藝性能,優(yōu)選出一種釬料并確定了最佳的釬焊工藝參數(shù),同時(shí)研究了其釬焊工藝與tb2合金熱處理的匹配性。

向al-si釬料中添加鋅研制開(kāi)發(fā)了al-si-zn釬料,在評(píng)價(jià)其工藝性能的同時(shí),研究了不同含鋅量釬料、不含鋅釬劑對(duì)鋁合金/不銹鋼釬焊接頭組織特征、力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:al-si-zn釬料高溫下氧化嚴(yán)重形成致密的氧化膜,熔煉澆注相當(dāng)困難。解決措施為向al-si釬料中添加氯化鈉和氯化鉀形成保護(hù)膜,鋅添加量對(duì)al-si-zn釬料和用其釬焊鋁合金/不銹鋼接頭力學(xué)性能的影響大于對(duì)工藝性能的影響。隨鋅含量增加,釬料對(duì)不銹鋼的潤(rùn)濕性雖有所改善,但卻促使al-si-zn釬料與鋁合金產(chǎn)生潤(rùn)濕且被其吸收的速度加快;加之zn揮發(fā)易產(chǎn)生氣孔,最終導(dǎo)致接頭強(qiáng)度明顯下降。這一結(jié)果驗(yàn)證了隨鋅含量增加,al-si-zn釬料等溫凝固進(jìn)程加快的事實(shí)。

BAg25CuZn釬料釬焊不銹鋼的釬縫組織研究

不銹鋼軟釬焊用釬料和釬劑的研究 (2)

不銹鋼軟釬焊用釬料和釬劑的研究

針對(duì)al及其合金與不銹鋼釬焊中存在的因釬劑的腐蝕性及釬料的潤(rùn)濕性等引起釬焊接頭強(qiáng)度下降的問(wèn)題,研制出一種以lic1-nac1為基,并配以其它成分的al基釬劑。對(duì)釬劑的配制機(jī)理進(jìn)行了分析,并用試驗(yàn)的方法對(duì)其釬焊性能進(jìn)行了研究。對(duì)釬焊接頭及其界面作掃描電鏡(sem)、透射電鏡(tem)、x射線衍射和拉力試驗(yàn)等分析發(fā)現(xiàn),釬劑對(duì)釬料的潤(rùn)濕性能良好,有效地阻止了釬料在釬焊期間的氧化。對(duì)接頭進(jìn)行腐蝕性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)焊縫的抗腐蝕性較強(qiáng),能夠滿足一般環(huán)境的使用要求。

制備了ag95cunili釬料,參照有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),評(píng)價(jià)了釬料的熔化特性、釬料在鈦合金和不銹鋼上的潤(rùn)濕鋪展能力、釬料在鈦合金和不銹鋼異種金屬間的填縫能力,以及鈦合金/不銹鋼異種金屬釬縫的強(qiáng)度。結(jié)果表明,該釬料的液相線溫度為918℃,對(duì)鈦合金具有較強(qiáng)的鋪展能力,在不銹鋼上的鋪展性較差,釬料在鈦合金和不銹鋼異種金屬間的漫流距離大于100mm,鈦合金/不銹鋼異種金屬釬縫的抗拉強(qiáng)度達(dá)到220mpa。采用金相顯微鏡、掃描電鏡、x射線能譜儀和顯微硬度計(jì)對(duì)鈦合金/不銹鋼釬縫進(jìn)行了微觀分析。結(jié)果表明,釬料與母材冶金結(jié)合良好,釬縫致密,在不銹鋼一側(cè)形成了三層金屬間化合物組織,在鈦合金一側(cè)形成了共晶組織。

通過(guò)有限元分析的方法對(duì)tc4鈦合金與1cr18ni9ti不銹鋼釬焊接頭殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析,計(jì)算工藝參數(shù)對(duì)接頭應(yīng)力分布的影響.結(jié)果表明,在tc4、不銹鋼母材與釬料接頭兩側(cè)的界面區(qū)附近形成應(yīng)力集中,并且在距離鈦合金母材0.45mm處等效應(yīng)力達(dá)到最大值.釬焊間隙在50μm時(shí)應(yīng)力值最小,釬料的線膨脹系數(shù)在12×10-6℃-1時(shí)接頭內(nèi)應(yīng)力達(dá)到最小值,連接溫度對(duì)這些殘余應(yīng)力的集中與分布影響很小.

利用agcu-1.8ti和agcu-4.4ti兩種釬料對(duì)nb與0cr17ni4cu4nb不銹鋼進(jìn)行潤(rùn)濕性研究,并釬焊nb與0cr17ni4cu4nb接頭。agcu-1.8ti在nb與0cr17ni4cu4nb上的潤(rùn)濕角均小于agcu-4.4ti。分析接頭組織發(fā)現(xiàn),agcu-4.4ti釬料接頭中在靠近不銹鋼側(cè)存在約50μm寬的富ti層,而agcu-1.8ti釬料接頭中未發(fā)現(xiàn)該富ti層。利用氬弧焊將tc4與nb預(yù)先焊好后再用兩種釬料釬焊nb和不銹鋼,測(cè)定tc4/nb/0cr17ni4cu4nb接頭的室溫拉伸強(qiáng)度。數(shù)據(jù)顯示,agcu-1.8ti釬料接頭的室溫拉伸強(qiáng)度平均值達(dá)到222.2mpa,而agcu-4.4ti釬料接頭強(qiáng)度僅有133.8mpa,所有接頭均斷于nb與0cr17ni4cu4nb界面。

研究了釬焊溫度對(duì)ni-p系釬料鋪展性能及其真空釬焊0cr13不銹鋼接頭力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,ni-p系釬料鋪展面積隨釬焊溫度的升高而增大,并且相同溫度下不含cr的ni-p釬料鋪展面積大于ni-cr-p的鋪展面積;釬焊溫度從925℃升高到1000℃過(guò)程中,ni-p、ni-cr-p釬料釬焊不銹鋼接頭的室溫剪切強(qiáng)度均增大,并且在相同釬焊工藝下,不含cr的ni-p釬料釬焊不銹鋼接頭室溫剪切強(qiáng)度優(yōu)于ni-cr-p釬焊接頭強(qiáng)度30～40mpa;ni-p系釬料釬焊接頭高溫強(qiáng)度隨溫度升高而下降,測(cè)試溫度超過(guò)500℃時(shí),相同溫度下含cr的釬料能夠提高釬焊接頭強(qiáng)度0～30mpa。

制備了ag95cunili釬料，研究了該釬料在核動(dòng)力專用裝置工況條件下的均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕和電偶腐蝕性能。均勻腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，1500h后，均勻腐蝕減重趨于穩(wěn)定，均勻腐蝕速率為7．2mg/(dm^2·m)。點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，釬料表面表現(xiàn)為均勻腐蝕，點(diǎn)蝕的跡象不明顯。電耦腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，釬料-不銹鋼耦合電極中，釬料為陰極而得到保護(hù)，不銹鋼母材為陽(yáng)極，耦合電流在亞微安級(jí)；釬料-鈦合金之間的電偶腐蝕中，鈦合金母材為陰極而得到保護(hù)，釬料為陽(yáng)極而加速腐蝕，耦合電流穩(wěn)定在1．2μa，電流密度約為1．5×10^-1μa／cm^2，電偶腐蝕的敏感性不大。

用差熱分析、電子探針和金相分析等方法對(duì)用bni2釬料真空釬焊不銹鋼(1cr18ni9ti)釬縫的相變規(guī)律進(jìn)行了研究,并以fick第二擴(kuò)散定律為基礎(chǔ),對(duì)釬焊過(guò)程中硼元素的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。研究結(jié)果表明,硼是影響釬縫組織和重熔溫度的主要元素,延長(zhǎng)釬焊時(shí)間或進(jìn)行焊后擴(kuò)散處理可以大大改善釬縫的綜合性能。通過(guò)理論計(jì)算得出了在規(guī)定釬焊工藝條件下釬縫中不出現(xiàn)低熔化合物相的臨界釬焊間隙與焊接時(shí)間的關(guān)系式,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,計(jì)算精度優(yōu)于6%。

選用活性釬料agcuti或cuti對(duì)陶瓷與不銹鋼進(jìn)行直接釬接。拉伸試驗(yàn)和金相分析結(jié)果表明,釬料的選擇是成功的。

純鐵與不銹鋼釬焊工藝

用恒溫恒壓擴(kuò)散焊接法實(shí)現(xiàn)了表面納米化后的ta17近α型鈦合金與0cr18ni9ti不銹鋼的連接。焊接材料用氣動(dòng)噴丸方式進(jìn)行表面自納米化。利用液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了接頭拉伸強(qiáng)度,并對(duì)焊接接頭及斷口形貌和組織進(jìn)行了掃描電鏡觀察及能譜分析。結(jié)果表明:接頭界面附近出現(xiàn)了不同的層,在不同溫度下的焊接接頭組織及分布大致相同;與未對(duì)材料進(jìn)行表面自納米化處理相比,材料經(jīng)表面自納米化處理后,加快了被焊偶件的接觸進(jìn)程,提高了原子的擴(kuò)散速率和焊接接頭的強(qiáng)度,并縮短了焊接時(shí)間。

通過(guò)對(duì)不銹鋼焊管焊縫和母材的對(duì)比試驗(yàn)及有限元模擬,揭示了兩者出現(xiàn)差異時(shí),管液壓脹形時(shí)破裂發(fā)生的位置:當(dāng)焊縫的材料硬化指數(shù)n值低于母材時(shí),脹形時(shí)破裂將從焊縫中心線處發(fā)生;當(dāng)焊縫的n值高于母材時(shí),脹形時(shí)破裂將從焊縫的邊緣發(fā)生。以此提供了有效評(píng)價(jià)不銹鋼焊管在脹形中成形性能的判斷依據(jù)。