Hf與Zr為降熔元素鎳基釬料對IC10合金的釬焊

不同釬料對tial基合金與40cr釬焊接頭強度的影響 北京航空航天大學(xué)(100083)　　　　　　劉景峰　朱　穎　康　慧　曲　平 江蘇淮海鹽化廠(濰陽市　223007)　　張　悅 摘要　tial基合金是一種具有廣泛發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)材料,采用鈦基釬料和銀基釬料對tial基合金與40cr鋼 進行了真空釬焊試驗。接頭的剪切強度分別為110mpa和105mpa。顯微組織分析表明,采用ti基釬料時焊接區(qū) 域存在脆性金屬間化合物ti-cu相和ti-ni相以及采用ag基釬料時產(chǎn)生的層狀組織可能與接頭的低強度有 關(guān)。 關(guān)鍵詞:　真空釬焊　tial基合金　40cr　剪切強度 effectoffillermetalsonshearstrengthofti-albased alloya

選用ni-cr合金釬料,采用高頻感應(yīng)加熱的方法實現(xiàn)了金剛石與釬料間的連接。掃描電鏡(sem)、能譜儀(eds)、x射線衍射儀(xrd)分析結(jié)果表明:釬焊過程中釬料中的活性元素cr向金剛石表面擴散富集,生成了層片狀碳化物cr3c2。研究了金剛石感應(yīng)釬焊工藝參數(shù)對釬焊質(zhì)量的影響,并通過石材磨削試驗確定了優(yōu)化的感應(yīng)釬焊工藝。

采用電子束熱源對nb-1zr合金與304不銹鋼異種金屬接頭進行了熔釬焊試驗.結(jié)果表明,不銹鋼焊縫與鈮合金母材之間形成了雙層金屬間化合物,靠近鈮合金母材一側(cè)的反應(yīng)層ⅰ是由fe2nb構(gòu)成的疏松組織,靠近不銹鋼焊縫一側(cè)的反應(yīng)層ⅱ是由fe2nb與fecr組成的雙相片層柱狀晶組織.反應(yīng)層ⅰ是接頭脆化、產(chǎn)生裂紋的主要原因.電子束焦點的偏移量是反應(yīng)層ⅰ厚度的主要影響因素,不同的焦點偏移量會引起接頭強度超過100mpa的變化.而電子束流和焊接速度對接頭特性的影響在試驗工藝參數(shù)范圍內(nèi)并不明顯.

2A50鋁合金釬焊釬料與釬劑的選擇

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(xué)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(jié)合性能的影響進行了分析探討。

用鎳基釬料真空釬焊鎳基合金時釬焊溫度對釬料中si、b等元素的擴散有重要作用,因此采用3種釬焊溫度對其進行真空釬焊,研究了1080、1110和1140℃釬焊溫度下釬縫的微觀組織、元素分布及顯微硬度等。結(jié)果表明,隨著釬焊溫度的升高,釬料中元素向母材擴散越充分,釬焊溫度為1140℃時,釬縫組織基本為固溶體。

非晶鎳基釬料釬焊接頭性能及微觀組織的研究

非晶鎳基釬料釬焊接頭性能及微觀組織的研究

用非晶鎳基釬料和普通晶態(tài)釬料在不同的溫度下真空釬焊不銹鋼,分析了接頭的力學(xué)性能、元素分布和顯微組織。研究表明,釬焊接頭的焊接質(zhì)量在1000℃以下隨溫度升高而增強,采用非晶釬料的接頭強度明顯好于普通晶態(tài)釬料。

鎳基釬料釬焊接頭MB值的提高C

研究了ti3al基合金真空釬焊及接頭組織性能;分析了不同釬料對接頭界面組織和剪切強度的影響,初步優(yōu)選了釬料,優(yōu)化了釬焊連接規(guī)范參數(shù);利用電子探針、掃描電鏡和x射線衍射等方法對接頭進行了定性和定量分析。結(jié)果表明:采用nicrsib釬料連接時,在界面處有金屬間化合物tial3、alni2ti和ni基固溶體生成,tial3和alni2ti的生成降低了接頭的剪切強度;采用tizrnicu釬料連接時,在界面處有金屬間化合物ti2ni、ti(cu,al)2和ti基固溶體生成,ti2ni和ti(cu,al)2的形成降低了接頭的剪切強度;采用agcuzn釬料連接時,在界面處生成ticu、ti(cu,al)2和ag基固溶體,ticu和ti(cu,al)2的生成是降低接頭剪切強度的主要原因;采用cup釬料連接時,在界面處生成了cu3p、ticu和cu基固溶體,cu3p和ticu使接頭的剪切強度降低;對于nicrsib釬料,當(dāng)連接溫度為1373k,連接時間為5min時,接頭的剪切強度最高為2196mpa;對于tizrnicu釬料,當(dāng)連接溫度為1323k,連接時間為5min時,接頭的最高剪切強度為2596mpa;對于agcuzn釬料,當(dāng)連接溫度為1173k,連接時間為5min時,接頭的最高剪切強度為1254mpa;對于cup釬料,當(dāng)連接溫度為1223k,連接時間為5min時,接頭的最高剪切強度為986mpa;采用tizrnicu

主要討論了hscuznni和hl1052種釬料的潤濕性能、釬縫的顯微組織及硬度。試驗結(jié)果表明,hscuznni釬料對鋼的潤濕性優(yōu)于hl105釬料,金相組織中α相較多,具有較高的硬度。

在氬氣保護條件下,用鎳基合金釬料在45鋼基體上對金剛石磨粒進行了激光釬焊試驗,采用掃描電鏡(sem)和能譜儀(eds)及x射線衍射儀(xrd)對釬焊金剛石試樣進行了分析。結(jié)果表明:激光釬焊過程中在金剛石表面附近形成的富鉻層與金剛石表面的碳元素反應(yīng)生成cr_3c_2、cr_7c_3、cr_(23)c_6,鎳鉻合金釬料和鋼基體中的元素相互擴散在鋼基體結(jié)合界面上形成化學(xué)冶金結(jié)合。

在解剖國外釬焊料bni-a的基礎(chǔ)上,采用"預(yù)制母合金+超聲氣體霧化"工藝技術(shù)以及對國產(chǎn)bni-b及國外bni-a釬焊料粉末的化學(xué)成分、金相組織、粒度分布及固-液相線溫度區(qū)間對比分析,成功實現(xiàn)相關(guān)制粉技術(shù)突破與材料國產(chǎn)化,研制出滿足技術(shù)要求的合金釬焊料粉末。

為了連接變形鎂合金az31b,以al基釬料對變形鎂合金az31b進行高頻感應(yīng)釬焊。采用掃描電鏡、x射線衍射儀、x射線能譜等分析釬焊接頭的顯微組織及釬縫物相,測試釬焊接頭的力學(xué)性能及顯微硬度。結(jié)果表明:在釬焊過程中熔融的al基釬料與固態(tài)的az31b母材發(fā)生強烈的合金化作用,原始釬料中均一的mg32(al,zn)49相在釬焊后完全消失,同時在釬縫中生成α-mg、β-mg17(al,zn)12相。釬焊搭接接頭的平均抗剪強度達到44mpa,對接接頭的平均抗拉強度達到71mpa。接頭的斷裂形式為沿晶脆性斷裂,斷裂產(chǎn)生在β-mg17(al,zn)12硬脆相處。

在高溫合金中添加一些合金元素，通過固溶強化、沉淀硬化和晶界強化等方法可以使合金具有良好的機械性能。添加微量的c，b和zr等可以強化晶界，提高合金的抗拉強度和蠕變壽命。其中，zr通過改善合金的γ／γ′的錯配度，在較高溫度時抑制晶界的滑動進而改善合金的高溫強度和蠕變壽命。另外，還通過改變晶界碳化物的形態(tài)以阻止晶界裂紋的出現(xiàn)，合金的塑性也可以有所提高。臺灣的研究人員研究了不同含zr量對細(xì)晶鎳基高溫合金tm-321的組織、抗拉強度和蠕變壽命的影響。

對現(xiàn)階段常用的無鉛釬料進行了綜合分析和概括評述,總結(jié)了各種釬料的特點和存在的缺陷,重點介紹了ag、bi、re、ni、cu、in、sb、al、p、ga等合金元素添加對sn基無鉛釬料性能的影響,并分析了利弊所在,為新型無鉛釬料的研發(fā)提供了參考依據(jù)。

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(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(xué)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(chǎn)生潤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)致接頭強度明顯下降。這一結(jié)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。

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(xué)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(cè)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(jié)合較好。

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(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)。點腐蝕試驗結(jié)果表明，在整個試驗過程中，釬料表面表現(xiàn)為均勻腐蝕，點蝕的跡象不明顯。電耦腐蝕試驗結(jié)果表明，釬料-不銹鋼耦合電極中，釬料為陰極而得到保護，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。

采用ni基箔片釬料對gh3044鎳基合金進行釬焊連接,利用電子掃描顯微鏡(sem)及能譜分析儀,對接頭的界面組織進行觀察和分析;采用電子萬能試驗機對gh3044鎳基合金的釬焊接頭進行抗剪試驗,評價接頭的室溫抗剪強度.試驗結(jié)果表明:當(dāng)釬焊溫度為1070℃,保溫時間為10min時,界面處有(cr,w)2+ni固溶體析出,釬縫中有(cu,ni)固溶體組織+ni-mn金屬間化合物層及η″+ξ′金屬間化合物層生成,此釬焊工藝參數(shù)下獲得的釬焊接頭具有最高的室溫抗剪強度319mpa.

激光熔釬焊是利用兩種合金熔點的差異,通過激光加熱使低熔點材料(母材和填充材料)熔化,在接頭界面與固態(tài)高熔點母材相互作用達到冶金結(jié)合的異種合金連接方法。按激光能量吸收機制對激光熔釬焊進行了分類,并結(jié)合所做工作,闡述了激光熔釬焊方法的發(fā)展及研究進展。