Al2O3p/Cu与CuNiSi合金真空钎焊及热处理一体化工艺研究

论文摘要

本文基于Al2O3p/Cu与CuNiSi合金的焊接及热处理特性,以某种电极材料的开发为背景,采用了真空钎焊及热处理一体化工艺,在实现Al2O3p/Cu与CuNiSi合金高强度连接的同时,完成CuNiSi合金的固溶时效处理,以恢复CuNiSi合金的机械性能及导电性能。通过室温拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜（SEM、EDS）、导电率及硬度测试等手段,研究了真空钎焊工艺参数和焊后热处理对接头组织及性能的影响。Ag-Cu-Ti钎料对两种母材均有良好的润湿性。基于此钎料我们研究了钎焊温度、保温时间、真空度对接头组织性能的影响。结果表明:（1）钎焊温度过低或钎焊保温时间过短时,钎料向母材间的毛细渗入及扩散作用不明显,冶金作用较弱,接头组织性能较差;随着钎焊温度升高或保温时间延长,钎料与母材的冶金作用充分,可得到理想的焊接接头,但进一步升高钎焊温度或延长保温时间,钎料中Ag元素向两侧母材毛细渗入及扩散严重,致使钎缝处共晶体减少甚至消失,钎缝组织中出现孔洞,严重影响了接头质量。在优化的工艺参数下接头抗拉强度可达300MPa。（2）相同工艺参数下低真空状态的焊接接头组织性能都比高真空状态下要低,较低的真空度使得钎料中的Ti部分被氧化,使钎料在弥散铜上的润湿性下降,从而降低了接头性能。在Ag-Cu-Ti钎料中加入BAg72Cu共晶钎料组成复合钎料,以此来达到降低Ag-Cu-Ti钎料中Ti含量的目的。在相同工艺参数下进行真空钎焊,比较钎焊保温时间对使用两种钎料所得接头性能的影响。在保温时间低于30min时使用Ag-Cu-Ti钎料钎焊的接头性能优于复合钎料,当保温时间超过30min时使用复合钎料所得接头性能表现出明显的优越性。在钎焊过程中施加一定压力,使钎焊接头的组织致密。钎焊保温时间对接头组织性能的影响趋势与未加压时一致。保温时间较短时,加压与未加压的接头性能相差不大,进一步延长保温时间,在加压的作用下,钎缝变窄,钎缝中毛细作用加强,钎缝组织比较致密,接头组织优于相同工艺参数下未加压状态,保温40min时接头抗拉强度仍能达到300MPa。经焊后时效,CuNiSi合金的导电率及硬度都有较大提高,CuNiSi合金硬度达到207HV50,焊后时效处理对焊接接头性能没有太大影响。随着淬火温度的提高,CuNiSi合金的导电率略有下降,而硬度有明显提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题材料的研究现状
• 1.1.1 弥散强化铜
• 1.1.2 CuNiSi 合金及其热处理研究现状
• 1.2 真空钎焊
• 1.2.1 真空钎焊接头形成机理
• 1.2.2 真空钎焊的优点
• 1.3 铜及铜合金的焊接
• 1.3.1 铜合金钎焊
• 1.3.2 弥散强化铜钎焊技术研究现状
• 1.4 本课题研究的意义及内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 母材及试件尺寸
• 2.1.2 钎料的合理选择
• 2.2 试验设备
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试样装配定位
• 2.3.2 试样焊前准备
• 2.3.3 工艺参数的选定
• 2.3.4 焊后热处理试验
• 2.3.5 金相分析
• 2.3.6 性能测试
• 2.4 一体化工艺的方案设计
• 第3章 基于单一Ag-Cu-Ti 钎料的真空钎焊试验结果及分析
• 3.1 钎焊温度对钎焊接头组织和性能的影响
• 3.1.1 接头力学性能试验结果
• 3.1.2 钎缝的金相组织观察
• 3.1.3 钎缝组织成分分析
• 3.1.4 钎缝中元素扩散分析
• 3.1.5 试验结果分析与讨论
• 3.2 保温时间对钎焊接头组织和性能的影响
• 3.2.1 接头力学性能试验结果
• 3.2.2 接头显微组织分析
• 3.2.3 试验结果分析与讨论
• 3.3 真空度对钎焊接头组织和性能的影响
• 3.3.1 接头力学性能试验结果
• 3.3.2 接头显微组织分析
• 3.3.3 试验结果分析与讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于Ag-Cu-Ti+BAg72Cu 复合钎料的试验结果及分析
• 4.1 钎焊保温时间对钎焊接头组织和性能的影响
• 4.1.1 接头力学性能试验结果
• 4.1.2 接头显微组织分析
• 4.1.3 试验结果分析与讨论
• 4.2 本章小结
• 第5章 加压处理下钎焊试验结果与分析
• 5.1 不同保温时间下加压钎焊试验抗拉强度分析
• 5.2 接头显微组织分析
• 5.3 试验结果分析与讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 热处理对焊接接头和CuNiSi 合金性能的影响
• 6.1 焊后时效处理对CuNiSi 合金导电率和硬度的影响
• 6.2 淬火温度对CuNiSi 合金导电率和硬度的影响
• 6.3 热处理对钎焊接头强度的影响
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要