铜基钎料钎焊W-Cu复合材料与不锈钢的连接机理研究

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:oldfly2005
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钨铜复合材料由于其兼具铜和钨的优异性能,在现代化的生活中越来越得到重视和应用。但是在实际的使用过程中,钨铜复合材料存在韧性不足和抗氧化性能差的缺点,所以为了提高抗氧化性能,考虑用抗氧化性好的不锈钢材料和钨铜复合材料连接在一起,这样可以扩大钨铜复合材料的应用邻域。在现行的条件下,采用银基焊料、金基焊料钎焊的时候焊接性能较好,钎焊接头的强度也较高,但是成本太高难以实现大规模使用。当采用镍基焊料时钎缝容易出现脆性层等缺点,而且一般情况下镍基钎料的接头强度较低。所以本文在研究基础之上选择铜基钎料来钎焊钨铜和不锈钢材料。本课题使用熔炼的Cu-Mn-Co-Ni3、Cu-Mn-Co-Zr3、Cu-Mn-Co-Zr5以及Cu-Ni-Ti四种成分的钎料对钨铜复合材料和不锈钢进行钎焊连接,然后分析钎缝的微观组织和元素扩散特征,测试接头的弯曲强度及断裂特征,研究钨铜复合材料和18-8不锈钢的连接机理。Cu-Mn-Co-Ni3钎料钎焊接头的组织是由Cu基固溶体和富Fe相:Cu(Mn-Fe)和Fe(Co)组成,这类组织有利于提高接头的塑韧性。其接头弯曲强度高达590MPa,接头断裂于钨铜母材近缝区,断面上出现大量韧窝。添加的Ni元素可以提高接头的耐高温性能,Ni与W在高温下固溶也有利提高接头性能。对于Cu-Mn-Co-Zr3、Cu-Mn-Co-Zr5这两种钎料而言,随着活性元素Zr的加入,提高了钎料和母材元素的扩散。钎缝主要是由Cu基固溶体和富Fe相:Cu(Mn-Fe)和Fe(Co)组成,通过分析发现Fe2Zr、CuZr2等金属间化合物。二种钎料的钎焊接头弯曲强度都超过450MPa,但是随着Zr含量的增加会导致接头金属间化合物的增加,不利于接头性能,所以含量为5%的钎料性能不如含量为3%的钎料。对于Cu-Ni-Ti钎料而言,钎焊接头钎缝主要由(Cu-Ni)和(Fe-Ni)富铜富铁相、Cu-Ti等金属化合物以及微量的(Ti-W)、(Ni-W)固溶体组成。Ti作为活性元素添加在钎料中,可以促进钨铜中的Cu朝着钎缝扩散,Ti还能去W形成有限固溶体,Ni在高温情况下和W可以固溶,对于提高接头的塑韧性起到积极的作用,Cu-Ni-Ti钎料的钎焊接头断面主要由韧窝痕和解理面组成,性能比前面钎料稍差,弯曲强度为440Mpa。
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