奥氏体不锈钢与纯铜的真空钎焊工艺研究

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本课题为解决某军用生产中304奥氏体不锈钢与纯铜结构的焊接问题,选用自制的CuMnNi钎料以及市购的BAg72Cu钎料对304奥氏体不锈钢与纯铜的真空钎焊工艺进行了研究。采用金相显微镜、室温剪切试验、扫描电镜及能谱分析等手段,分析了不同钎焊工艺参数对钎焊接头组织及性能的影响。采用CuMnNi钎料对304奥氏体不锈钢与纯铜真空钎焊工艺的研究,可以得到以下结论:(1)真空度对钎料的润湿性能具有极大的影响。在中真空(5.0×10-1~1.0×100Pa)条件下,CuMnNi钎料不能润湿304奥氏体不锈钢;在高真空(3.0×10-2~8.0×10-3Pa)条件下,钎料对304奥氏体不锈钢具有良好的润湿性;随着钎焊温度升高,润湿角下降,钎料在304奥氏体不锈钢上的润湿性越来越好;(2)钎焊温度对钎焊接头的剪切强度以及钎缝显微组织有明显影响。钎焊温度过低时,接头强度较低。随着钎焊温度的升高,接头强度提高。在935℃以后继续提高钎焊温度,接头的强度变化较小;(3)钎焊保温时间对接头强度有一定影响。保温时间过短时,钎料与母材的冶金相互作用较弱,钎焊接头强度较低;保温时间超过10min,在课题试验保温时间范围内,接头钎缝组织致密,强度较高且变化不大;(4)高真空条件下,钎焊温度950℃时,钎焊保温时间在15min时,钎焊接头的组织致密、剪切强度最高达128MPa。采用BAg72Cu钎料对304奥氏体不锈钢与纯铜真空钎焊工艺的研究,可以得到以下结论:(1)高真空条件下钎焊接头的剪切强度均大大高于中真空条件下钎焊接头剪切强度。这是由于中真空条件下,钎缝中存在裂纹所致;(2)钎焊温度对钎焊接头组织和剪切强度有明显影响。随着钎焊温度的升高,钎焊接头强度先升高后降低,在钎焊温度为865℃时,钎焊接头的剪切强度最高;(3)钎焊保温时间对钎焊接头组织和剪切强度有一定影响。保温时间过短时,液态钎料与母材之间的元素扩散不充分、冶金作用较弱,接头强度较低;保温时间超过10min,液态钎料与母材之间的元素扩散充分,钎缝中共晶组织所占比例变化不大,接头剪切强度变化较小。在相对较长的时间段内钎焊接头性能稳定,对工业化生产有着重要意义;(4)高真空条件下,钎焊温度为865℃时,钎焊保温时间在10min时,钎焊接头的组织致密、剪切强度最高达160MPa。
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