Ni-(Cr,Zr)基合金的相平衡及其钎料合金的性能表征

摘要

镍基钎料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化及高温强度高等特点，一般用在钎焊不锈钢和多种高温合金，并且已经在机械、化工、石油、航空、航天、能源和原子能等工业领域中得到了广泛的应用。通常，镍基钎料合金都是由多种合金元素组成的复杂合金体系，因此合金材料的成分设计比较困难，而相图作为材料设计的重要理论基础，在金属材料成分设计中发挥着重要作用。本论文主要通过实验对部分镍基钎料合金体系的相平衡进行测定，并根据实验测定的相图对镍基钎料合金成分进行设计并对其钎焊性能进行研究。所取得的主要研究成果如下:
　　(1)采用合金法、X射线衍射分析技术和电子探针微区成分分析等方法实验测定了Ni-Cr-Si在1000℃和1100℃时全成分的等温截面相图。结果表明，在1000℃和1100℃时，Ni-Cr-Si三元系中存在四个三元化合物π、τ1、σ和τ2。此外，在1100℃等温截面内出现一个新的液相区域，其成分范围是15.5～21.3at.％ Cr和22.1～25.1 at.％ Si。
　　(2)利用合金法、X射线衍射分析技术和电子探针微区成分分析等方法实验测定了Ni-Mn-Zr和Ni-Cr-Zr两个三元系在1000℃和1100℃时富镍角的等温截面图。结果表明在Ni-Mn-Zr三元系富镍侧，Mn元素在Ni5Zr和Ni21Zr8中具有较大的固溶度，但在Ni7Zr2和Ni10Zr7中固溶度较小;在Ni-Cr-Zr三元系富镍侧，Cr元素在Ni7Zr2中的最大固溶度约为5 at.％。此外在Ni-Mn-Zr和Ni-Cr-Zr三元系富镍侧均未发现三元化合物相。
　　(3)结合本课题组已初步建立的无硼Ni基钎料的热力学数据库以及本论文实验测定的Ni-Cr-Si三元系相图信息，设计了Ni-Cr-Si和Ni-Zr-Co-Si系列的无硼钎料合金，并对其熔点、润湿性、钎缝形貌、钎缝接头力学性能等进行表征。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 真空钎焊概述

1．1．1 真空钎焊技术

1．1．2 钎料

1．1．3 钎料的选择

1．2 镍基钎料及其研究概况

1．2．1 镍基钎料

1．2．2 镍基钎料的研究概况

1．3 相图

1．3．1 相图测定方法

1．3．2 相图在材料设计中的应用

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 相平衡实验测定方法

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 相转变温度的测定

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 钎料合金硬度测定

2．2．3 钎料合金熔点测定

2．2．4 不锈钢基板上的钎料合金润湿性测试

2．2．5 钎缝的组织形貌观察及界面成分分析

2．2．6 钎焊接头的力学性能测试

参考文献

第三章 Ni-Cr-Si三元系相平衡的实验测定

3．1 引言

3．2 Ni-Cr-Si三元系的相图信息

3．2．1 基础二元系

3．2．2 Ni-Cr-Si三元系

3．3 Ni-Cr-Si三元系相平衡的实验测定

3．3．1 实验方法

3．3．2 Ni-Cr-Si三元系的实验结果与讨论

3．4 小结

参考文献

第四章 Ni-(Mn，Cr)-Zr三元系富Ni侧相平衡的实验测定

4．1 引言

4．2 Ni-(Mn，Cr)-Zr三元系的相图信息

4．2．1 基础二元系

4．2．2 Ni-(Mn，Cr)-Zr三元系

4．3 Ni-Mn-Zr三元系富Ni侧相平衡的实验测定

4．3．1 实验方法

4．3．2 Ni-Mn-Zr三元系的实验结果与讨论

4．4 Ni-Cr-Zr三元系富Ni侧相平衡的实验测定

4．4．1 实验方法

4．4．2 Ni-Cr-Zr三元系的实验结果与讨论

4．5 小结

参考文献

第五章 Ni-(Cr，Zr)基无硼钎料合金焊接性能表征

5．1 引言

5．2 Ni-(Cr，Zr)系无硼钎料合金的设计

5．2．1 Ni-Cr-Si无硼钎料合金的设计

5．2．2 Ni-Zr-Co-Si系无硼钎料合金的设计

5．3 实验结果与分析

5．3．1 钎料试样制备

5．3．2 钎料合金熔点

5．3．3 钎料合金显微组织

5．3．4 钎料合金硬度

5．3．5 不锈钢基板上的钎料合金润湿性

5．3．6 钎缝的组织形貌观察及界面成分分析

5．3．7 钎焊接头的力学性能测试

5．3．8 镍基钎料性能参数的比较

5．4 小结

参考文献

第六章 总结

致谢

攻读硕士学位期间科研成果