论文部分内容阅读
W-Cu作为具有良好综合性能的一种新型复合材料,被广泛应用于机械工程、电子信息、航空航天等场景中。在实际应用过程中,需要与1Cr18Ni9钢进行连接,但是得到的焊缝组织分布不均匀,钎缝界面应力集中。泡沫金属作为由于其独特的网状结构以及较好的抗冲击性能,在各科领域受到广泛研究。本文采用金属泡沫镍中间层复合Ag Cu Ti钎料实现W-Cu复合材料与1Cr18Ni9钢的真空钎焊连接。分别采用孔隙率为30%与90%的泡沫镍中间层复合Ag Cu Ti钎料对W-Cu复合材料与1Cr18Ni9不锈钢进行真空钎焊连接。利用OM、SEM、EDS、XRD、ANSYS等手段对接头微观组织、元素扩散、断裂特征、弯曲强度以及应力分布进行研究分析,研究W-Cu/Ag Cu Ti+泡沫Ni/1Cr18Ni9钢钎焊接头的连接机理,建立微观组织与力学性能、应力分布的联系。采用30%孔隙率泡沫复合中间层得到的钎焊接头,界面结合良好,钎缝主要由均匀分布的Cu-Ni-Ti rich增强相、Ag-Cu共晶组织与Ti(W)、Ni(W)固溶体组成,在不锈钢侧扩散层形成少量Cu Ti、Fe2Ti相,接头弯曲强度达到590MPa。断裂发生在钎缝与不锈钢钎焊界面,断面上出现较多深度较浅的韧窝,周围伴有撕裂纹,分析认为是不锈钢界面脆性断裂与钎缝固溶相延性断裂的混合断裂。钎缝区的显微硬度略低于两侧母材,整体呈V型规律分布。采用90%孔隙率泡沫复合中间层得到的钎焊接头界面连续、完整,但在钎缝中存在少量不规则裂纹与细小孔洞,钎缝主要由富Cu固溶相、Ag-Cu共晶组织、Ti(W)、Ni(W)固溶相与相对少量不规则的Cu-Ni-Ti rich相组成,在不锈钢界面形成多层金属间化合物(Cu Ti,Fe2Ti、Cr2Ti),接头弯曲强度为530MPa。钎缝区显微硬度较低,明显低于两侧母材,断裂位置同样在在钎缝与不锈钢界面,是典型的脆性断裂,说明不锈钢界面是接头的薄弱区域。在组织分析的基础上,对泡沫复合中间层钎焊W-Cu与1Cr18Ni9钢接头的应力分布进行研究。通过有限元模拟分析可知,两种孔隙率下的钎焊接头应力分布规律类似,在不锈钢与钎缝连接界面处发生应力集中情况,并在不锈钢棱边处出现最大轴向拉应力,裂纹容易在此处萌生;随着距钎缝距离越远,残余应力值急剧减小;30%孔隙率泡沫复合中间层钎焊接头中最大等效应力值低于90%泡沫复合中间层钎焊接头最大等效应力值,与实际获得的钎焊接头性能、断裂位置相吻合。