不锈钢良好的耐蚀性、较便宜的价格以及较好的可焊性,使其成为制冷系统中铜的替代品之一,但在制冷系统中用不锈钢替代铜必然面临Cu/不锈钢的连接问题。通常,Ag基钎料由于良好的工艺性能常被用来钎焊Cu/不锈钢,但其价格相对较高。为此,人们开始尝试采用无银的Cu基钎料来钎焊Cu/不锈钢。本文选择Cu-Sn合金作为钎料对Cu/不锈钢搭接接头进行了高温氨分解炉中钎焊,并通过显微组织观察和力学性能试验对接头性能进行了综合评估。显微组织观察表明,钎焊接头各界面接合良好,无任何缺陷产生。其中,在不锈钢/钎料界面形成了一些小块状和网状金属间化合物,而Cu/钎料界面为固溶体组织;力学性能试验表明,钎焊接头断裂在接头附近的Cu基体上,并且屈服强度大幅下降,这是由于高钎焊温度使Cu基体再结晶退火所致。为进一步验证钎焊接头的可靠性,本文还进行了50万次循环周期的疲劳试验和耐压爆破试验。结果表明,Cu/不锈钢钎焊接头满足实际使用要求。由于奥氏体不锈钢常常会出现应力腐蚀开裂现象,因此本文利用ANSYS软件对Cu/不锈钢接头焊后残余应力进行了模拟,研究了不同的钎焊参数(如钎焊间隙、搭接长度及钎焊温度)对残余应力的影响。结果表明,对于不锈钢包铜形式的搭接接头,两管的外表面都会出现较大的残余拉应力区域,但是可以通过钎焊参数的调整来同时减小它们的拉应力峰值;对于铜包不锈钢形式的搭接接头,虽然铜上的拉应力峰值要大于不锈钢包铜接头,但是这种搭接方式可以使得外表面的残余拉应力变为压应力,从而可以减轻不锈钢的应力腐蚀倾向。为了研究残余应力对无缺陷钎焊接头和含裂纹接头的疲劳寿命的影响,本文利用FE-SAFE疲劳分析软件和FRANC3D三维裂纹分析软件对接头的疲劳寿命进行了模拟。结果表明,残余应力的存在大大的降低了接头的疲劳寿命,并且残余拉应力值越大,疲劳寿命就越短;残余应力不仅会改变裂纹的类型,而且还会影响裂纹的扩展。其中,残余压应力会阻碍裂纹的扩展,从而能增加构件的疲劳寿命。