部分Ni基钎料合金的相平衡实验研究及其焊接性能表征

摘要

镍基钎料在其工作温度下具有较高的抗拉强度、抗剪强度、良好的抗氧化、抗盐雾腐蚀性能和导电性能，因此在航空、航天、化工、能源等领域应用广泛。镍基钎料合金通常是由多种合金元素构成的复杂体系，因而其成分设计比较困难，而相图作为材料设计的理论基础，在合金成分设计中发挥着重要的作用。本论文首先实验测定部分镍基钎料合金三元系的相图，在此基础上对镍基钎料合金进行成分设计，并对其合金的焊接性能进行分析表征。所取得的研究结果如下:
　　(1)通过合金法，采用了EMPA背散射电子图像组织观察、WDX成分分析以及XRD相结构分析等技术，对Ni-Ti-Zr三元系在1000℃和1200℃时的相平衡进行了实验测定，确定了Ni-Ti-Zr在1000℃和1200℃时全成分范围的等温截面相图。在Ni-Ti-Zr三元系中未发现三元化合物相。
　　(2)通过合金法，采用了EMPA背散射电子图像组织观察、WDX成分分析以及XRD相结构分析等方法，对Ni-Ti-Si三元系在800℃和900℃时的相平衡进行了实验测定，确定了Ni-Ti-Si在800℃和900℃时全成分范围的等温截面相图。在Ni-Ti-Si三元系中发现了τ1、τ2、τ3、τ4、τ6和τ7共计6个三元化合物，除了τ2近似为化学计量比化合物外，其余各三元化合物相均存在一定的固溶度。
　　(3)通过合金法，采用了EMPA背散射电子图像组织观察、WDX成分分析以及XRD相结构分析等方法，确定了Ni-Cr-Zr三元系在1100℃时全成分范围内的等温截面相图。在Ni-Cr-Zr三元系中未发现三元化合物相。
　　(4)基于本研究所获得的Ni-Ti-Zr三元系的相图信息，设计了Ni-Ti基钎料的合金成分。并对钎料的微观组织形貌、在304不锈钢基板上的润湿性、与基板间的界面成分等焊接性能进行了表征。本研究中的Ni-Ti基钎料合金的熔点在1100～1200℃之间，满足镍基钎料高温段的熔点要求;钎料合金能够较好地润湿304不锈钢基板，在不锈钢基板上形成平直界面，不存在粗大化合物相;其中Ni60Ti28(SiZrFe)12(at.％)钎料合金的抗剪强度优于BNi-1a、BNi-2和BNi-4系列。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钎焊概述

1．1．1 钎焊

1．1．2 钎料及其分类

1．2 镍基钎料应用现状

1．2．1 镍基钎料及其分类

1．2．2 镍基钎料的研究现状

1．3 相图在镍基钎料成分设计中的应用

1．3．1 相图测定方法

1．3．2 相图在镍基钎料成分设计中的应用

1．4 本论文的研究目的及主要内容

参考文献

第二章 实验测定方法

2．1 相平衡的实验测定

2．1．1 合金样品的制备

2．1．2 热处理方法

2．1．3 显微组织观察

2．1．4 成分分析

2．1．5 X-ray晶体结构分析

2．1．6 相变点的测定

2．2 钎料的制备及其表征方法

2．2．1 钎料合金试样制备

2．2．2 钎料合金的熔点测定

2．2．3 不锈钢基板上的钎料合金润湿性测试

2．2．4 钎缝的组织形貌观察及界面成分分析

2．2．5 钎焊接头的力学性能测试

参考文献

第三章 部分Ni基钎料三元合金系相平衡的实验测定

3．1 引言

3．2 Ni-Ti-X(X:Zr，Si)和Ni-Cr-Zr各三元系的相图信息

3．2．1 Ni-Ti-Zr三元系

3．2．2 Ni-Ti-Si三元系

3．2．3 Ni-Cr-Zr三元系

3．3 Ni-Ti-Zr三元系相平衡的实验测定

3．3．1 实验方法

3．3．2 Ni-Ti-Zr三元系的实验结果与讨论

3．4 Ni-Ti-Si三元系相平衡的实验测定

3．4．1 实验方法

3．4．2 Ni-Ti-Si三元系的实验结果与讨论

3．5 Ni-Cr-Zr三元系相平衡的实验测定

3．5．1 实验方法

3．5．2 Ni-Cr-Zr三元系的实验结果与讨论

3．6 小结

参考文献

第四章 Ni-Ti基钎料合金的成分设计及焊接性能表征

4．1 引言

4．2 Ni-Ti基无硼钎料合金的成分设计

4．3 实验方法

4．3．1 钎料合金试样制备

4．3．2 钎料合金的熔点测定

4．3．3 不锈钢基板上的钎料合金润湿性测试

4．3．4 钎缝的组织形貌观察及界面成分分析

4．3．5 钎焊接头的力学性能测试

4．4 实验结果与分析

4．4．1 Ni-Ti基合金的熔点

4．4．2 Ni-Ti基钎料合金的显微组织

4．4．3 Ni-Ti基钎料合金在不锈钢基板上的润湿性

4．4．4 Ni-Ti基钎料合金钎缝的组织形貌观察及界面成分分析

4．4．5 Ni-Ti基钎料合金钎焊接头的力学性能测试

4．4．6 Ni-Ti基钎料合金与商业镍基钎料性能参数的比较

4．5 小结

参考文献

第五章 总结

致谢

攻读硕士学位期间的科研成果