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微机械系统,尤其是微化学机械系统在更苛刻的环境下的应用,对扩散焊封装器件及其连接部位的可靠性提出了新要求。鉴于微化学机械系统多在带压、含腐蚀的工况下服役,因此研究扩散焊接头的应力腐蚀性能则十分必要。本文从考虑扩散焊接过程的特殊性出发,针对焊接工艺过程对焊接接头性能的影响、尤其是对耐应力腐蚀性能的影响问题进行了试验研究。
对扩散焊接头进行了固溶处理,将扩散焊接头和经固溶处理过的扩散焊接头进行了扫描电镜能谱分析。结果表明,固溶处理没有较明显的元素扩散,经扩散连接过的材料在连接界面处及其他位置的各元素含量均无明显差异。X—射线衍射(XRD)对界面连接处的轰击未发现有其他相生成,均为奥氏体组织。
对扩散焊接头和经固溶处理过的扩散焊接头及母材进行了电化学测试,结果表明,在温度为80℃时,316L扩散焊接接头的母材、固溶接头、未固溶接头在0.63mol/LNaCl+0.5 mol/L HCl混合溶液中的开路电位由正到负的次序依次为母材、经固溶处理接头、扩散焊接头,说明固溶处理过的接头的耐腐蚀倾向好于未固溶处理过的接头。极化曲线的结果也说明了经固溶处理过的接头表现出来的耐电化学腐蚀性能好于未经过处理的扩散焊接头。
对扩散焊接头和经固溶处理过的扩散焊接头及母材进行了应力腐蚀慢拉伸试验,结果表明对于热处理状态一样的接头,随着腐蚀介质中HCl浓度的增加,316L母材、扩散焊接头及经固溶处理过扩散焊接头断面收缩率,试样伸长率及断裂寿命都在逐渐降低。在三种试验溶液体系中,母材的断裂寿命都高于两种接头的寿命,当0.63mol/L NaCl溶液中HCl浓度为0.1mol/L和1.0mol/L 时,经固溶处理过扩散焊接头试样的断裂寿命均略高于未处理的扩散焊接头的断裂寿命。在相同的腐蚀环境、相同的应变速率作用下,母材的抗拉强度损失最小,其次是经固溶处理过的接头,一般扩散焊接头的强度损失最大,抗应力腐蚀性能较差。表明当0.63mol/L NaCl溶液中HCl浓度为0.1mol/L和1.0mol/L时环境下,经过固溶处理可以改善扩散焊接头的耐应力腐蚀性能。