难熔金属钨是一种重要的高温结构材料,具有热导率高、热膨胀系数小、抗辐射能力强、高温强度大等优点,广泛应用于国防、航空航天、电子、核工业等诸多领域。由于钨的韧-脆转变温度较高,常温下呈明显脆性,1000℃以上钎焊时受到钨本身再结晶温度的影响,晶粒粗化现象严重,使钨和钨的连接受到了极大的限制。本文采用镍基钎料(BNi2、BNi5、Bпp27)和钛基钎料(37.5Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni wt.%)对工业纯钨进行真空钎焊,采用差热分析法、X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、显微硬度试验、剪切试验、真空钎焊试验和断口形貌分析等试验分析方法,研究了钎料和母材在钎焊过程中的扩散情况,对接头组织与性能之间的联系及其影响机理进行了分析,研究结果可为开发新型镍基、钛基钎料提供数据参考。结果表明,采用BNi2钎料进行钎焊时,钨元素向钎缝一侧的扩散不均匀,钎缝中部有孔洞产生;采用BNi5钎料进行钎焊时,钎缝组织以钎缝中线为对称轴,呈对称分布,钎缝中部有少许微孔存在;采用Bпp27钎料进行钎焊时,钎料和母材的熔合情况优于BNi2和BNi5钎料,钎缝平整光滑,未观察到裂纹、孔洞等缺陷,接头组织均匀程度最高。采用三种镍基钎料真空钎焊钨钨接头,母材钨向钎缝内部扩散时会发生熔蚀现象,采用BNi2钎料钎焊时熔蚀现象严重,Bпp27钎料钎焊时熔蚀程度最轻,组织分布也最为均匀。三种镍基钎料会和母材在界面处发生反应生成NiW化合物,使钎料和母材紧密熔合,钎缝基体组织均为镍基固溶体,钎料中的元素会和扩散的钨元素反应生成Ni WSi、Co3W等化合物。剪切试验结果表明,Bпp27钎料接头剪切强度最高,为87.38MPa。采用35Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni钎料分别在900℃、930℃和950℃对钨钨接头进行真空钎焊,结果表明,三种钎焊温度下,钎缝与母材结合处的熔合线平整光滑,母材和钎料熔合较为紧密,界面处和钎缝组织内部无气孔、夹渣和裂纹等缺陷。随着钎焊温度的升高,接头厚度逐渐减小。钎焊温度为950℃时,钎料流失现象明显,钎缝宽度为18μm,与900℃和930℃接头相比,减小约50%。对接头组织分析得出,钎缝组织主要由钛钨固溶体和以钛锆为基的球状共晶组织组成,钎缝内部还存在NiTi、Ni3Ti、Cu3Ti、CuZr、Cu0.4W0.6、CuNi2Ti、TiNi0.8Cu0.2等化合物,母材钨和钎料相互扩散程度较镍基钎料减弱,其中930℃下得到的钎焊接头组织最为均匀。对接头的剪切强度测试,结果表明,钎焊温度为930℃时钨钨接头的剪切强度最高,为71.96MPa。综上所述,镍基、钛基钎料钎焊钨钨时,母材和钎料熔合均较为紧密。采用镍基钎料钎焊时,镍基钎料在界面处和母材钨会发生反应,母材钨在钎焊过程中的熔蚀现象较明显。采用钛基钎料钎焊时,未观察到熔蚀现象,且界面处没有化合物生成,但母材和钎料会相互扩散形成钛钨固溶体,使界面和钎缝内部没有缺陷产生。