基于Cu基微晶钎料的硬质合金/钢钎焊试验研究

论文摘要

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。0Cr18Ni9Nb/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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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