Mn-Cu合金与不锈钢钎焊工艺研究

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振动和噪声在工业中影响设备的可靠性与稳定性,并对人的身心健康有害。具有高阻尼性能的Mn-Cu合金因具有良好的机械性能,并且可以用来降低振动和噪音,越来越受到人们的关注。锰铜合金与不锈钢,在物理、化学和力学性能方面差别较大,对连接方法和条件要求较为苛刻,在一定程度上限制了 Mn-Cu合金作为减振降噪功能材料的应用。本文设计并制备Cu-Mn-Zn-Ni-Si钎料,运用真空钎焊与感应钎焊实现了 Mn-Cu合金与不锈钢的冶金结合。借助扫描电镜、XRD等分析测试手段,分析了 Mn-Cu合金/Cu-Mn-Zn-Ni-Si/不锈钢钎焊接头的界面显微组织、室温力学性能,以及不同工艺参数对界面组织的影响、并对钎焊界面的形成机理进行了研究。Cu-Mn-Zn-Ni-Si钎料主要由αα相和(Mn,Cu)3Ni3Si2第二相组成,熔化区间为837-861 ℃C。采用Cu-Mn-Zn-Ni-Si钎料对Mn-Cu合金与不锈钢钎焊时,钎焊接头的界面组织为Mn-Cu合金/α(Cu,Mn,Zn)相+MnO/Mn(Fe)相/不锈钢。依据接头的界面显微组织,提出了界面组织的形成机理。当钎焊工艺参数变化时,钎焊接头界面反应产物的种类并不改变,但是Mn(Fe)反应层的厚度会发生一定的变化。随着钎焊温度的增加和保温时间的延长,Mn(Fe)反应层的厚度增加。当不锈钢电镀Cu层后真空钎焊时,接头的界面反应产物为Mn(Fe)相。当不锈钢电镀Ni层后真空钎焊时,接头的界面反应产物为Mn-Ni-Cu固溶体和Ni-Fe固溶体。钎焊接头的剪切强度随钎焊温度升高、保温时间的延长,呈现先上升后下降的趋势。当采用真空钎焊时,钎焊温度为900℃,保温时间为10min,剪切强度最高可达135MPa。感应钎焊时,钎焊温度为860℃,保温时间为15s。剪切强度最高可达195MPa。剪切断口分析表明,断裂位置一部分在钎料,一部分在反应层。
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