不锈钢油冷器钎焊用铁基钎料的润湿性及其接头性能研究

摘要

铁基钎料具有高温强度高、可靠性高、润湿性好以及成本低的优点，以往在不锈钢油冷器使用纯Cu钎料或BNi-5钎料进行钎焊，但会造成Cu腐蚀产物沉积堵塞或钎焊接头在大间隙下开裂等问题，难以满足不锈钢油冷器的使用要求。
　　本课题选用Fe40CrNiSiP、Fe43CrNiSiMnMoB、Fe39CrNiCuPSi三种铁基钎料，对06Cr19Ni10不锈钢进行真空炉中钎焊，铁基钎料中P、Si、B、Cu等降熔元素会与Fe、Cr、Ni形成金属间化合物，影响钎焊接头的性能，为了得到性能优异的钎焊接头，通过对比3种铁基钎料在不锈钢表面的润湿行为以及在不同间隙下接头的性能，从而研究P、Si、B、Cu等降熔元素对钎焊性能的影响。为不锈钢油冷器在实际生产过程中提供理论基础，试验结果表明:
　　（1）三种铁基钎料均能够润湿不锈钢母材，铺展面积及填缝长度均是Fe39CrNiCuPSi>Fe40CrNiSiP>Fe43CrNiSiMnMoB，而润湿角与铺展面积及填缝长度正好相反，Fe39CrNiCuPSi与Fe40CrNiSiP钎料以反应润湿的形式对不锈钢进行润湿，而含B、Si元素的Fe43CrNiSiMnMoB钎料焊膏铺展类型与含P、Si元素钎料具有明显的区别，属于溶解驱动润湿。
　　（2）随着钎焊接头的间隙的增加，Fe39CrNiCuPSi与 Fe40CrNiSiP钎焊接头的剪切强度整体趋势为先增大后减小，在钎焊间隙为0μm时，由于钎料不能完全填满钎缝使得钎焊接头的剪切强度较低；当钎焊间隙增加到20-30μm时，剪切强度达到极大值；并且钎焊间隙超过150μm时强度几乎不变，强度为100MPa左右；而Fe43CrNiSiMnMoB钎料的钎焊接头并不会出现极大值，而随着钎焊间隙的增加剪切强度逐渐下降。随着钎缝间隙的增加，钎缝中金属间化合物数量增加，并且呈现连续分布在钎缝中心，钎焊接头中心显微硬度也随之上升。
　　（3）在钎焊过程中，Fe39CrNiCuPSi钎料中Cu元素以固溶的形式存在固溶体中，另外一部分Cu以颗粒状分布在钎缝中心，起到弥散强化效果；B元素主要通过晶间渗入的方式扩散到母材晶界处形成低熔共晶。
　　（4）使用Fe40CrNiSiP和Fe39CrNiCuPSi两种铁基钎料进行产品试验，由于芯片与翅片之间间隙过大，Fe40CrNiSiP铁基钎料钎焊产品在测试过程中全部失效；尽管使用Fe39CrNiCuPSi钎焊不锈钢产品通过了气密性测试及5.5MPa测试，有一定的应用前景。

目录

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2不锈钢钎焊

1.3 不锈钢油冷器常用钎料的分类

1.4 钎料的润湿行为

1.5本课题研究主要内容

第二章 试验设备与方法

2.1试验材料

2.2 试验设备及试样制备

2.3 试验方法

第三章 铁基钎料Fe40CrNiSiP接头

3.1 引言

3.2 润湿及填缝性能的影响

3.3 钎焊接头组织

3.4 钎焊接头力学性能

3.5 本章小结

第四章 铁基钎料Fe43CrNiSiMnMoB钎焊接头

4.1 引言

4.2润湿及填缝性能

4.3 钎焊接头组织

4.4 钎焊接头力学性能

4.5 本章小结

第五章 铁基钎料Fe39CrNiCuPSi接头

5.1 引言

5.2 润湿及填缝性能

5.3 钎焊接头组织

5.4 钎焊接头力学性能

5.5 本章小结

第六章 钎料对接头性能的影响

6.1 润湿性对比

6.2 力学性能对比

6.3 钎料元素对钎焊接头的影响

6.4 本章小结

第七章 产品试验

7.1 引言

7.2 产品简介

7.3 Fe40CrNiSiP钎料产品试制及分析

7.4 Fe39CrNiCuPSi钎料产品试制及分析

7.5 本章小结

第八章 结论

参考文献

硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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