YG8硬质合金的高温润湿性及钎焊研究

发布时间：2017-07-14 17:22

  本文关键词：YG8硬质合金的高温润湿性及钎焊研究

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【摘要】：高效率获得高性能(耐高温、耐腐蚀、高强度)焊接接头,一直是硬质合金焊接追求的目标。本文拟采用Ag、Cu、Ag-28Cu及Cu-Ni-Al合金,真空钎焊硬质合金与45钢。考虑到钎料对焊接质量的直接影响,本文通过查阅相关文献及对合金相图的深入理解,设计制备不同成分配比的Cu-Ni-Al钎料,并通过DSC、XRD、金相显微镜和耐腐蚀实验研究该Cu基钎料显微组织、热性能及耐腐蚀性能。通过润湿实验考察上述纯金属及合金钎料对硬质合金的润湿与铺展行为,并通过剪切实验和SEM等材料分析技术,考察了温度、钎料成分对润湿界面及真空钎焊接头强度与界面行为的影响。研究结果表明:所设计Cu-Ni-Al合金钎料具有较好的耐腐蚀性能,该C u基合金与纯Ag、Cu及Ag-28Cu合金对YG8硬质合金均具有良好的润湿性,且在测试温度范围内,最终接触角随温度升高而降低。通过对比上述金属材料对YG8硬质合金的润湿实验发现,钎料成分对其润湿性影响很大,且最终接触角随钎料中Al、Ag含量的增加而增大,随Cu、Ni含量增加而减小,其中纯Cu/YG8硬质合金润湿体系在1100 oC的平衡接触角约4°。温度及钎料成分对硬质合金/45钢焊接接头的力学性能及界面行为有很大影响。适当提高焊接温度能有效促进钎料与母材之间元素扩散,使得焊缝宽度有所减小而扩散层深度增加。纯Ag由于蒸发和流失严重,熔融液滴并未很好地填充焊缝,导致焊缝质量较差。在采用上述三种常规金属钎料(Ag、C u、Ag-28Cu)中,焊接质量最好的是C u焊接接头,剪切强度达到约172MP a。适当增加Cu-Ni-Al钎料中Al含量能提高接头强度,过高的Al含量容易导致出现氧化、气孔等缺陷,从而降低了接头强度。最佳钎料组成为含5%Al的Cu-19Ni-5Al合金,当采用该合金钎料且焊接温度为1210 oC时,接头剪切强度最大约186MPa。另外,研究发现采用Cu基钎料焊接YG8硬质合金时,靠近焊缝硬质合金基体中WC颗粒呈带状分布,且该部位中金属粘结剂质量分数明显要大于8%,而采用上述三种常规钎料焊接硬质合金时并未出现这种现象,这说明Ni元素大量扩散是形成带状硬质合金的主要原因。该带状硬质合金在受到沿剪切方向的作用力时,更容易断裂而失效。少量接头在靠近焊缝的硬质合金基体中存在微小裂纹,而靠近45钢的焊缝处均有裂纹或气孔缺陷。这些因素不可避免地影响了焊接接头质量,因此后续有必要采取改进措施,以期获得更高质量焊接接头。
【关键词】：YG8硬质合金 Cu-Ni-Al合金钎料 高温润湿性 真空钎焊 界面
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 硬质合金的概述12-14
• 1.2.1 硬质合金的分类12
• 1.2.2 硬质合金的特点12-13
• 1.2.3 硬质合金的生产与制备13-14
• 1.3 硬质合金的润湿与钎焊14-18
• 1.3.1 钎料的选择与设计14-15
• 1.3.2 润湿性15-17
• 1.3.3 钎焊17-18
• 1.4 硬质合金的其他焊接18-19
• 1.4.1 熔化焊18
• 1.4.2 扩散焊18-19
• 1.4.3 瞬间液相连接19
• 1.5 本课题研究意义与内容19-21
• 1.5.1 课题研究意义19-20
• 1.5.2 课题研究内容20-21
• 1.6 本章小结21-22
• 第二章 合金钎料的制备与性能分析22-30
• 2.1 钎料的制备22-25
• 2.1.1 预处理22
• 2.1.2 熔炼22-24
• 2.1.3 加工24-25
• 2.2 钎料性能分析25-29
• 2.2.1 组织分析25-26
• 2.2.2 热分析26-27
• 2.2.3 耐蚀性分析27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 钎料对硬质合金润湿性研究30-46
• 3.1 实验材料及设备30-31
• 3.1.1 实验材料30-31
• 3.1.2 实验设备31
• 3.2 实验过程及工艺制定31-33
• 3.2.1 实验过程31-32
• 3.2.2 实验工艺制定32-33
• 3.3 常规钎料对硬质合金润湿性研究33-42
• 3.3.1 润湿与铺展33-35
• 3.3.2 界面行为35-42
• 3.4 Cu基合金对硬质合金润湿性研究42-44
• 3.4.1 润湿与铺展42-43
• 3.4.2 界面行为43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 硬质合金的真空钎焊46-65
• 4.1 真空钎焊工艺46-48
• 4.1.1 实验设备及预处理46
• 4.1.2 钎焊工艺制定46-48
• 4.2 常规钎料成分对焊接质量及界面行为的影响48-52
• 4.2.1 钎料成分对力学性能影响48-49
• 4.2.2 钎料成分对对显微组织的影响49-50
• 4.2.3 钎料成分对元素扩散的影响50-52
• 4.3 钎焊温度对Cu基钎料焊接质量及界面行为的影响影响52-64
• 4.3.1 Cu-19.5Ni-2.5Al钎料52-57
• 4.3.2 Cu-19Ni-5Al钎料57-61
• 4.3.3 Cu-18Ni-10Al钎料61-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 主要结论65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士期间取得的学术成果71

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1 朱立荣;赵声志;张颢;邓红艳;;微量铁对YG8硬质合金硬度、磁性能及孔隙度的影响[J];硬质合金;2013年01期

2 肖平;YG8硬质合金的热处理[J];机械工人(热加工);1993年04期

3 李铭R，

本文编号：541994