BAg25CuZn釬料釬焊不銹鋼的釬縫組織研究

錳基釬料釬焊不銹鋼接頭組織和性能

采用自制bmn50nicucrco釬料真空釬焊ocr13不銹鋼,對其釬焊接頭的顯微組織和室溫及高溫力學性能進行了研究.結果表明:接頭組織由mn-ni-cu-fe-cr-co固溶體組成,其顯微硬度明顯高于母材;釬縫室溫強度可達275.0mpa,隨測試溫度升高逐漸降低,在400℃時降至230.5mpa,測試溫度進一步升高,強度明顯下降,500℃、600℃分別為164.4mpa和96.3mpa.

BNi-2+BNi-5復合釬料釬焊不銹鋼填縫能力及其組織性能研究

不銹鋼軟釬焊用釬料和釬劑的研究 (2)

陶瓷與金屬直接釬接的關鍵問題是釬料的選擇,采用活性釬料進行陶瓷與的直接釬接,并對接頭進行了機械拉伸試驗和金相分析,結果表明,釬料的選擇是成功的,還介紹了釬料的冶煉工藝。

不銹鋼軟釬焊用釬料和釬劑的研究

用kbf_4和h_3bo_3的混合物作釬劑,加入粘結劑后包復在agcuzncd釬料外面,制成釬焊條。著重分析了大氣中用該釬焊條釬焊不銹鋼時,釬料中各種成分和釬劑對母材浸潤性和焊接質量的影響。結果表明,釬焊條浸潤性好,焊件焊接強度達350～400mpa,氣密性好,在3.45×10~7pa焊點不漏氣。

用金相試驗、ｘ射線衍射物相分析和電子探針分析方法，系統(tǒng)地研究了４種鎳基釬料釬焊１ｃｒ１８ｎｉ９ｔｉ的釬縫組織特征和相組成及其隨熱處理時間的變化規(guī)律。研究結果表明，用ｂｎｉ１ａ和ｂｎｉ２釬料釬焊（１１２０℃，１０ｍｉｎ）的縫寬為０．１０ｍｍ的釬縫由αｎｉ、ｎｉ５ｓｉ２，ｃｒｂ和ｆｅ４．５ｎｉ１８．５ｂ６組成，近縫區(qū)擴散層由αｆｅ，γｆｅ和ｆｅ２ｂ組成。用ｂｎｉ５釬料釬焊（１１７５℃，１０ｍｉｎ）的縫寬為０．０５ｍｍ的釬縫由αｎｉ，ｎｉ５ｓｉ２和ｎｉ１６ｃｒ６ｓｉ７組成。用ｂｎｉ７釬料釬焊（１０５０℃，１０ｍｉｎ）的縫寬為０．０５ｍｍ的釬縫由αｎｉ，ｎｉ２ｐ和（ｆｅ，ｎｉ）３ｐ組成。

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

采用新型的cu-mn-ni-si釬料真空釬焊2cr13不銹鋼,研究了釬焊溫度和保溫時間對接頭組織和室溫力學性能的影響。結果表明:釬焊接頭組織由釬縫中心區(qū)cu-mn基固溶體和釬縫界面反應區(qū)的(fe,ni,mn)-si化合物組成。隨著釬焊溫度的增加,釬縫界面處化合物層厚度減小,cu-mn基固溶體相應增多,接頭室溫剪切強度隨之增加,在釬焊時間15min、釬焊溫度1050℃時達到321mpa。在釬焊溫度1000℃時,接頭室溫剪切強度隨著釬焊保溫時間的延長先增加后降低,在釬焊保溫時間30min時取得最大值305mpa。

研究了釬焊溫度對ni-p系釬料鋪展性能及其真空釬焊0cr13不銹鋼接頭力學性能的影響。結果表明,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℃過程中,ni-p、ni-cr-p釬料釬焊不銹鋼接頭的室溫剪切強度均增大,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度優(yōu)于ni-cr-p釬焊接頭強度30～40mpa;ni-p系釬料釬焊接頭高溫強度隨溫度升高而下降,測試溫度超過500℃時,相同溫度下含cr的釬料能夠提高釬焊接頭強度0～30mpa。

成功研制一種適合于tini形狀記憶合金與不銹鋼異質材料釬焊,并可安全應用于醫(yī)學領域的新型agcuznsn銀基釬料。對agcuznsn系釬料的熔化特性、微觀組織、釬焊工藝特性及接頭力學性能進行了研究。結果表明,所研制agcuznsn銀基釬料成分為ag51~53cu21~23zn17~19sn7~9,固相線溫度為590.0℃,液相線溫度為635.3℃。該釬料主要由α-ag固溶體、α-(cu,zn)固溶體和ag-cu共晶相組成,并含有少量cu41sn11、agzn、ag3sn、cu5zn8等化合物。采用該釬料釬焊tini形狀記憶合金與不銹鋼,接頭強度達320~360mpa,同時tini形狀記憶合金性能損失較小。新型釬料熔點低、釬焊冶金特性優(yōu)異,釬焊接頭界面冶金結合平直、致密。

采用不同成分的釬料在相同溫度、相同時間條件下,利用光學顯微鏡,掃描電子顯微鏡(sem)等檢測手段,對鈦合金/不銹鋼釬焊焊縫進行了觀測分析,并對釬焊接頭中形成的不同相的特征以及金屬間化合物對接頭結合性能的影響進行了分析探討。

制備了ag95cunili釬料，研究了該釬料在核動力專用裝置工況條件下的均勻腐蝕、點腐蝕和電偶腐蝕性能。均勻腐蝕試驗結果表明，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)。點腐蝕試驗結果表明，在整個試驗過程中，釬料表面表現為均勻腐蝕，點蝕的跡象不明顯。電耦腐蝕試驗結果表明，釬料-不銹鋼耦合電極中，釬料為陰極而得到保護，不銹鋼母材為陽極，耦合電流在亞微安級；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，釬料為陽極而加速腐蝕，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。

制備了ag95cunili釬料,研究了該釬料在核動力專用裝置工況條件下的均勻腐蝕、點腐蝕和電偶腐蝕性能。均勻腐蝕試驗結果表明,1500h后,均勻腐蝕減重趨于穩(wěn)定,均勻腐蝕速率為7.2mg/(dm2·m)。點腐蝕試驗結果表明,在整個試驗過程中,釬料表面表現為均勻腐蝕,點蝕的跡象不明顯。電耦腐蝕試驗結果表明,釬料-不銹鋼耦合電極中,釬料為陰極而得到保護,不銹鋼母材為陽極,耦合電流在亞微安級;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,釬料為陽極而加速腐蝕,耦合電流穩(wěn)定在1.2μa,電流密度約為1.5×10-1μa/cm2,電偶腐蝕的敏感性不大。

制備了ag95cunili釬料,參照有關的國家標準,評價了釬料的熔化特性、釬料在鈦合金和不銹鋼上的潤濕鋪展能力、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度。結果表明,該釬料的液相線溫度為918℃,對鈦合金具有較強的鋪展能力,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度達到220mpa。采用金相顯微鏡、掃描電鏡、x射線能譜儀和顯微硬度計對鈦合金/不銹鋼釬縫進行了微觀分析。結果表明,釬料與母材冶金結合良好,釬縫致密,在不銹鋼一側形成了三層金屬間化合物組織,在鈦合金一側形成了共晶組織。

采用4種成分的銀基釬料制備了鈦合金/不銹鋼釬焊接頭,用力學性能試驗、金相試驗、掃描電鏡分析及電子探針分析方法,測量了釬縫強度,分析了斷口形貌和釬縫界面組織。研究表明:不銹鋼/ag95cunili/鈦合金釬縫強度可達220mpa,在不銹鋼/ag95cunili擴散區(qū)形成了脆性相;不銹鋼/ag88al10mnsi/鈦合金釬縫強度為242mpa,不銹鋼/ag88al10mnsi一側的釬縫區(qū)易形成裂紋;不銹鋼/ag85al8sn/鈦合金釬縫強度只有123mpa;不銹鋼/ag85al8snni/鈦合金釬縫強度可達280mpa,釬料與母材冶金結合較好。

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

分別研究了四種銀基釬料,參照有關國家標準,評價了其釬焊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,同時研究了其釬焊工藝與tb2合金熱處理的匹配性。

利用有限元軟件abaqus,建立不銹鋼板翅結構高溫蠕變的有限元計算模型,討論釬縫厚度對蠕變的影響。結果表明,釬縫厚度對蠕變的影響很大。由于釬料和母材力學性能的不匹配,導致不銹鋼板翅結構產生了復雜的殘余應力。隨著釬縫厚度的變化,殘余應力發(fā)生變化,從而對蠕變產生影響。在釬縫區(qū)域,隨著釬縫厚度增加,焊態(tài)殘余應力降低,導致蠕變應變降低,接頭強度提高。在垂直于隔板的翅片區(qū)域,釬縫厚度對焊態(tài)殘余應力沒有影響,蠕變變化很小。在隔板區(qū)域,隨著釬縫厚度增加,焊態(tài)殘余應力降低,導致蠕變應變降低。研究結果為不銹鋼板翅結構高溫強度設計提供參考。

通過分析氧槍噴頭的設計結構、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方法對氧槍噴頭釬縫進行研究,認為多元銀基釬料中鋅、鎘總量應小于40%,否則焊縫易形成較多脆性相,將影響性能。此外,提出批量生產氧槍噴頭應采用爐內釬焊技術。結果表明,釬縫組織致密、綜合性能良好,相比其它方法,具有質量穩(wěn)定、合格率高、成本低廉等優(yōu)勢。

采用鎳基釬料bni2+40%bni5對316l不銹鋼進行真空釬焊。主要通過光學顯微鏡、電子探針顯微分析儀、硬度計等研究了3種釬縫間隙下釬焊接頭的顯微組織、釬縫成分分布以及釬縫顯微硬度。結果表明316l不銹鋼的釬焊接頭主要由固溶體、共晶組織及網狀化合物組成,硼、硅是導致化合物相產生的主要合金元素;隨著釬縫間隙的減小,釬焊接頭中金屬間化合物相的含量逐漸減小,當釬縫間隙為30μm時,接頭組織基本為固溶體。