不同銀基釬料對鈦合金/不銹鋼釬焊焊縫的影響

陶瓷與金屬直接釬接的關(guān)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(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釬料對各種鋁合金與不銹鋼在電阻爐中實施了釬焊。對接頭成敗、釬焊界面間鋁合金、釬料和釬劑成分的元素擴散狀況和組織變化進行了edx,epma分析;并用xrd檢測了釬劑對不銹鋼的影響;還根據(jù)試驗結(jié)果對熔融釬料層的消失即等溫凝固時間進行了理論推定;進而將推定結(jié)果和al-si與al-zn系重疊擴散的理論解析進行了對比考察、驗證。其結(jié)果為:鋁合金與不銹鋼的空氣中釬焊要得到強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)生濕潤所需的時間比鋁合金要長;接頭不能形成的主要原因是釬料在對不銹鋼產(chǎn)生潤濕前,先與鋁合金產(chǎn)生潤濕、反應后急速等溫凝固;而此等溫凝固是由釬劑中的zn擴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、力學試驗等檢測手段,對ta17鈦合金/ag95cunili/0cr18ni10ti不銹鋼釬焊接頭的組織特征進行了分析。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),形成兩個組織區(qū)域;同時,銀沿鈦合金晶間擴散;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/釬料擴散層外,其他各微區(qū)的顯微硬度并沒有增加;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。

通過分析氧槍噴頭的設計結(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(chǎn)氧槍噴頭應采用爐內(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。

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1cr18ni9ti不銹鋼進行了真空釬焊,釬焊后對樣件進行了拉力試驗,并使用掃描電鏡對接頭組織進行了分析,以研究焊接間隙對釬焊縫性能的影響。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,釬縫的組織會出現(xiàn)大量的金屬間化合物,釬焊接頭的綜合性能會隨之下降,釬縫的強度也隨著釬縫間隙的增大呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。

分別研究了四種銀基釬料,參照有關(guān)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(shù),同時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(jié)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(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。

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濕性等引起釬焊接頭強度下降的問題,研制出一種以lic1-nac1為基,并配以其它成分的al基釬劑。對釬劑的配制機理進行了分析,并用試驗的方法對其釬焊性能進行了研究。對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等分析發(fā)現(xiàn),釬劑對釬料的潤濕性能良好,有效地阻止了釬料在釬焊期間的氧化。對接頭進行腐蝕性試驗,發(fā)現(xiàn)焊縫的抗腐蝕性較強,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(jié)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(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。

通過有限元分析的方法對tc4鈦合金與1cr18ni9ti不銹鋼釬焊接頭殘余應力場進行分析,計算工藝參數(shù)對接頭應力分布的影響.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)附近形成應力集中,并且在距離鈦合金母材0.45mm處等效應力達到最大值.釬焊間隙在50μm時應力值最小,釬料的線膨脹系數(shù)在12×10-6℃-1時接頭內(nèi)應力達到最小值,連接溫度對這些殘余應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nb與0cr17ni4cu4nb不銹鋼進行潤濕性研究,并釬焊nb與0cr17ni4cu4nb接頭。agcu-1.8ti在nb與0cr17ni4cu4nb上的潤濕角均小于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預先焊好后再用兩種釬料釬焊nb和不銹鋼,測定tc4/nb/0cr17ni4cu4nb接頭的室溫拉伸強度。數(shù)據(jù)顯示,agcu-1.8ti釬料接頭的室溫拉伸強度平均值達到222.2mpa,而agcu-4.4ti釬料接頭強度僅有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(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。

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。

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(shù)進行了計算。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(xiàn)低熔化合物相的臨界釬焊間隙與焊接時間的關(guān)系式,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好,計算精度優(yōu)于6%。

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

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/(dm2·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/cm2,電偶腐蝕的敏感性不大。

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(jié)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.