镍基钎料真空钎焊15-5PH接头元素扩散行为与界面反应的研究

发布时间：2017-06-08 04:11

  本文关键词：镍基钎料真空钎焊15-5PH接头元素扩散行为与界面反应的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用非晶态镍基钎料BNi-2对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢进行真空钎焊,焊后利用扫描电镜、能谱分析、电子探针、X射线衍射分析等手段分析了钎焊温度、保温时间、钎焊间隙以及冷却方式对接头组织、界面元素扩散的影响。研究结果表明:当钎焊温度升高到982℃,非晶态钎料BNi-2完全晶化,晶化后的组织主要由γ-Ni固溶体和Ni3B化合物组成。在冷却过程中,液态钎料首先凝固出双共晶的γ-Ni相和Ni3B相,发生L→γ+Ni3B二元共晶转变;当冷却至993℃时,发生L→γ+Ni3B+CrB三元共晶转变。采用BNi-2钎焊15-5PH沉淀硬化不锈钢的焊接接头可分为四个区域:界面反应区(DAZ)、非等温凝固区(IRZ)、等温凝固区(ISZ)和焊缝中心区(ASZ)。随着钎焊温度的升高,钎缝中心区的黑色化合物数量呈下降趋势,化合物形态由连续网状向断续的细条状转变;焊缝中心生成的黑色相主要为硼化物和硅化物。另外,随着钎焊温度的升高,沿母材晶界处析出的沉淀相数量增加,母材晶粒长大,焊接接头各区域宽度都明显增加。不同钎焊温度下界面元素扩散趋势一致,都是B、Ni元素由钎料向母材扩散,Fe元素由母材向钎料溶解。但随着钎焊温度的升高,元素扩散距离增加,元素扩散趋于平缓,波动减小。保温时间决定了钎料中元素向母材的扩散程度。低温下延长保温时间,钎缝间隙明显增加;高温下延长保温时间,钎缝中心化合物数量以及钎缝间距变化不大。当保温一段时间后元素扩散达到平衡,即使再延长保温时间,元素也不再发生扩散。叠加一片钎料的钎焊接头基本没有化合物相生成,全为镍基固溶体组织;叠加两片钎料的界面反应区最宽,元素扩散距离最长;而叠加三片钎料反而易导致钎料流失和大量的钎料遗留在焊缝中心生成脆硬化合物相。在油淬和炉冷两种焊后热处理条件下,焊缝中心区的黑色化合物数量均随着保温时间的延长而减小;钎缝间距呈先减小后增大的趋势。但在油淬条件下,焊缝中心黑色相数量明显多于炉冷条件下,炉冷条件下接头的抗拉强度优于油淬条件。
【关键词】：15-5PH 镍基钎料BNi-2 接头组织 元素扩散
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 选题背景和意义12-13
• 1.2 真空钎焊工艺13-15
• 1.2.1 真空钎焊的优缺点13-14
• 1.2.2 真空钎焊钎料的选择14
• 1.2.3 钎料与母材间的相互作用14-15
• 1.3 钎焊工艺参数对镍基钎料接头组织影响国内外研究现状15-17
• 1.4 元素扩散17-19
• 1.4.1 扩散的分类17-18
• 1.4.2 扩散的动力学理论18-19
• 1.5 镍基钎料焊接接头元素扩散国内外研究现状19-21
• 1.6 本课题研究意义21-22
• 第2章 试验材料、设备及方法22-27
• 2.1 试验材料及设备22-23
• 2.1.1 试验材料22
• 2.1.2 试验设备22-23
• 2.2 试样的制备23-24
• 2.2.1 焊前准备23
• 2.2.2 接头设计23-24
• 2.3 真空钎焊工艺参数的选择24-26
• 2.3.1 真空度24
• 2.3.2 加热速率24
• 2.3.3 钎焊温度24
• 2.3.4 钎焊保温时间24-25
• 2.3.5 钎焊间隙25
• 2.3.6 冷却方式与出炉温度25-26
• 2.4 焊后分析过程26-27
• 第3章 钎焊温度和保温时间对钎料晶化产物的影响27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 试验方法27-28
• 3.3 钎料的物相分析28-32
• 3.3.1 钎焊温度对钎料显微组织的影响28-30
• 3.3.2 保温时间对钎料显微组织的影响30-32
• 3.4 钎料组织演变过程32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 钎焊温度对钎焊接头组织与元素扩散的影响33-57
• 4.1 引言33
• 4.2 接头组织分析的理论依据-相图分析33-35
• 4.3 钎焊温度对接头组织的影响35-46
• 4.3.1 接头的物相分析35-37
• 4.3.2 钎焊温度对接头元素扩散的影响分析37-39
• 4.3.3 钎焊温度对接头组织的影响分析39-41
• 4.3.4 接头不同位置组织分析41-42
• 4.3.5 时效态接头的组织分析42-46
• 4.4 钎焊温度对母材组织的影响46-49
• 4.5 钎焊温度对接头力学性能的影响49-50
• 4.6 升温过程中接头的形成过程与元素扩散系数解析50-55
• 4.6.1 不同温度下接头微观组织形成过程分析50-51
• 4.6.2 固相线前加热阶段B扩散模型的建立51-55
• 4.7 本章小结55-57
• 第5章 保温时间对钎焊接头组织与元素扩散的影响57-71
• 5.1 引言57
• 5.2 保温时间对接头组织的影响57-62
• 5.2.1 接头物相分析57-60
• 5.2.2 保温时间对接头组织的影响分析60-62
• 5.3 保温时间对母材晶粒的影响62-63
• 5.4 保温时间对接头力学性能的影响63-65
• 5.5 保温过程中接头的形成过程分析与界面元素扩散65-70
• 5.5.1 接头微观组织形成过程分析65-67
• 5.5.2 不同保温时间下接头元素扩散分析67-70
• 5.6 本章小结70-71
• 第6章 钎焊间隙及冷却方式对钎焊接头组织与元素扩散的影响71-81
• 6.1 引言71
• 6.2 钎焊间隙对接头组织的影响71-73
• 6.3 钎焊间隙对接头元素扩散的影响73-74
• 6.4 钎焊间隙对接头力学性能的影响74-75
• 6.5 冷却方式对接头组织的影响75-77
• 6.6 冷却方式对接头元素扩散的影响77-78
• 6.7 不同冷却方式对接头力学性能的影响78-79
• 6.8 本章小结79-81
• 结论81-83
• 参考文献83-88
• 攻读学位期间发表的学术论文88-89
• 致谢89-90
• 详细摘要90-91

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