基于Cu基微晶钎料的硬质合金/钢钎焊试验研究

摘要

本文应用铜基微晶钎料箔分别对YG6/0Cr18Ni9Nb、YG6/25Cr3MoA进行了高频钎焊和真空钎焊试验研究。分析了钎接接头的组织形貌、钎缝的物相组成及主要合金元素在接头中的分布特征；测试了接头的剪切强度；建立了钎料/母材原子扩散模型,研究了钎焊过程熔融钎料与母材之间合金元素原子的扩散行为。进一步对比分析了两种钎焊工艺及接头性能特点。研究结果表明： 应用Cu基微晶钎料可以取代价格昂贵的Ag基钎料,实现硬质合金与钢的扩散钎接。Cu基微晶钎料在母材上的润湿性和铺展性良好,形成的钎缝饱满致密,接头钎着率高。0Cr18Ni9Nb/Cu-7％Sn/YG6接头无气孔、夹渣等缺陷,钎缝组织均匀,无脆性化合物相产生。0Cr18Ni9Nqb/Cu-13.5％Sn/YG6接头亦无气孔、夹渣缺陷,但由于Cu-13.5％Sn钎料中含Sn量较高,钎缝组织较为复杂,钎缝中除了a-Cu固溶体相之外,还存在着少量的Cu3Sn相、Cu9NiSn3相,以及极少量的Ni17Sn3相。25Cr3MoA/CuSnNi/YG6接头钎缝区域过渡圆润,表观质量良好,钎缝组织由主体相a-Cu相和少量的Cu3Sn相、Cu9NiSn3相及(Fe)相组成。真空钎焊中Cu原子由钎缝向母材的扩散深度达2.5μm。应用Cu基微晶钎料真空钎焊25Cr3MoA与YG6所获得的接头剪切强度较高,达169MPa。与感应钎焊相比,真空钎焊更易获得钎料与母材之间合金化程度理想、钎缝组织良好的接头。

目录

文摘

英文文摘

前言

论文说明：符号表

声明

1研究背景和意义

1.1引言

1.2硬质合金的焊接性

1.2.1硬质合金的特点

1.2.2硬质合金的焊接性分析

1.3硬质合金的焊接方法

1.3.1硬质合金常用钎焊方法

1.3.2硬质合金钎焊用材料

1.3.3硬质合金钎焊工艺

1.4硬质合金钎焊研究现状

1.4.1钎焊材料的研发

1.4.2钎焊工艺的改进

1.5硬质合金钎焊研究趋势

1.6本课题研究目标及内容

2试验方法

2.1试验材料

2.1.1母材

2.1.2焊材

2.1.3高频感应钎焊试验材料

2.1.4真空钎焊试验材料

2.2 Cu基微晶钎料的制备

2.2.1微晶钎料的制备方法及工艺

2.2.2 Cu基微晶钎料的组织特征

2.3应用Cu基微晶钎料钎焊硬质合金试验

2.3.1硬质合金的高频钎焊

2.3.2硬质合金的真空钎焊

2.4总体研究方案

2.5本章小结

3硬质合金高频感应钎焊

3.1钎焊接头组织特征

3.1.1 0Cr18Ni9Nb/Cu-50%Ag/YG6接头组织特征

3.1.2 0Cr18Ni9Nb/Cu-7%Sn/YG6接头组织特征

3.1.3 0Cr18Ni9Nb/Cu-13.5%Sn/YG6接头组织特征

3.2接头中合金元素的分布

3.2.1 0Cr18Ni9Nb/Cu-50%Ag/YG6接头元素分布

3.2.2 0Cr18Ni9Nb/Cu-7%Sn/YG6接头元素分布

3.3钎接接头缺陷分析

3.4影响接头质量的主要因素

3.5本章小结

4硬质合金真空钎焊

4.1钎缝的相组成

4.2接头组织分析

4.3接头中合金元素的分布

4.4钎料/母材界面原子扩散行为

4.4.1母材向钎料中的溶解

4.4.2钎料向母材的扩散

4.5影响界面原子扩散的主要因素

4.5.1钎焊温度

4.5.2钎焊保温时间

4.6接头的钎着率及力学性能

4.7本章小结

5硬质合金钎焊方法对比分析

5.1钎焊工艺

5.1.1钎焊温度

5.1.2钎焊保温时间

5.1.3加热速率和冷却速率

5.2钎焊接头组织

5.3钎料与母材的合金化程度

5.4钎焊接头力学性能

5.5成本与效率

5.6本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

在校学习期间发表论文及所获奖励