不锈钢EGR油冷器真空钎焊用铁基钎料及接头性能研究

发布时间：2017-08-14 18:15

  本文关键词：不锈钢EGR油冷器真空钎焊用铁基钎料及接头性能研究

  更多相关文章： EGR油冷器 铁基钎料 熔融温度 接头强度 耐腐蚀性能 钎焊温度 保温时间 T型接头溶蚀

【摘要】：随着现代经济的发展,汽车产销量连年增加,汽车尾气排放对环境的污染问题引起了研究者的关注,废气再循环冷却器(Exhaust Gas Recirculation,简称EGR)系统可以有效的满足汽车尾气净化处理这一要求。传统钎焊EGR油冷器的钎料为镍基钎料和纯铜钎料,但是镍基钎料钎焊温度高,价格昂贵,纯铜钎料容易引起发动机腐蚀失效。新型铁基钎料钎焊EGR不锈钢油冷器时,较高的钎焊温度容易引起母材过度溶解以及晶粒长大,导致母材性能变坏;而且汽车柴油机排放的废气冷却时凝结形成硫酸,对油冷器产生腐蚀,要求钎焊接头具有良好的耐腐蚀性能并满足大间隙钎焊的要求。随着“以铁代镍”成为不锈钢钎焊材料的主要发展趋势,急需研制新型铁基钎料,该钎料不仅能够降低钎焊温度,具有较好的强度和耐腐蚀性能,并且具有良好的钎焊工艺窗口,可满足大间隙钎焊的要求。同时与国外的商业化铁基钎料相比,能显著降低成本。本文制备了一种新型铁基钎料,首先通过成分设计和优化,研究了B、Mo元素的含量对钎焊搭接接头剪切强度、界面微观组织、接头耐腐蚀性能以及钎缝显微硬度的影响。在钎料成分优化的基础上,研究了钎焊温度和保温时间对搭接钎焊接头剪切强度、界面微观组织以及界面生成物的影响,并分析了T型钎焊接头界面微观组织和接头溶蚀现象。主要研究结果如下。(1)B元素可以有效降低铁基钎料合金的熔融温度,提高钎料润湿性能。随着B含量从0-1wt.%含量变化时,钎料润湿铺展性能变好,但是钎缝中脆性相向母材扩散,导致接头抗剪切强度降低。B元素为0.25 wt.%含量时,钎缝微观组织均匀,耐腐蚀性能较好,钎焊接头获得最大抗剪切强度值71.2MPa。Mo元素可以使接头显微组织均匀,提高接头的强度和耐腐蚀性能;随着Mo元素含量从0.5-4wt.%的增加,钎缝组织越来越均匀,同时钎焊接头的抗剪切强度值呈上升趋势。Mo含量为3wt.%时,钎焊接头的抗剪切强度值达到最大值71.2MPa;钎焊接头在10%H2_SO_4溶液中的耐腐蚀性能最好。铁基钎料的钎缝组织主要为鱼骨状的明暗交织区域,分别为韧性的富FeCrNi相和硬脆的富FeCrNiP相,并且韧性相包围着硬脆性相将会阻止硬脆相向母材侧生长伸展。(2)随着钎焊温度的升高,钎焊接头剪切强度先迅速增加后逐渐降低;保温时间对钎焊接头剪切强度值影响亦呈现类似趋势。在最佳工艺下:钎焊温度1050℃、保温时间20min,钎焊接头获得最大抗剪切强度值为77.0MPa,搭接接头无未焊合区域,焊缝成型性好。不同钎焊温度和保温时间影响界面生成物的多少以及生成物在界面的分布,在试验设定的钎焊温度和保温时间内,钎缝界面生成物主要为灰色韧性的FeCrNi相、黑色脆性的FeCrNiP相、MoPSi相,钎缝与母材连接界面含有点状的Mo2C化合物相。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝中Mo2C化合物相的生成量增大,FeCrNiP脆性相的生成量增多并向母材延伸,扩散反应区增大。(3)T型钎焊接头在1060℃、1070℃温度、保温时间20min时,钎角饱满,钎缝成型性良好。当保温时间为50min时,在放置钎料部位的母材表面出现凹坑,T型接头放置钎料部位发生溶蚀。(4)与赫格纳斯公司的铁基钎料F300以及商用镍基钎料性能进行了对比,BJUT-Fe基钎料合金微观组织均匀、熔融润湿性能好、接头抗剪切强度及耐腐蚀性高于F300钎料,低于镍基钎料BNi2。
【关键词】：EGR油冷器 铁基钎料 熔融温度 接头强度 耐腐蚀性能 钎焊温度 保温时间 T型接头溶蚀
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 选题背景及意义10-12
• 1.2 不锈钢EGR油冷器真空钎焊技术研究进展12-20
• 1.2.1 钎料研究进展12-17
• 1.2.2 钎焊接头形成机理研究进展17-20
• 1.3 钎焊EGR油冷器所用商用钎料存在的问题20
• 1.4 本文研究的主要内容和目标20-24
• 1.4.1 本文研究的主要内容20-22
• 1.4.2 研究目标22-24
• 第2章 试验材料、设备及方法24-32
• 2.1 试验材料24-26
• 2.1.1 母材24
• 2.1.2 钎料成分设计和制备24-26
• 2.2 钎焊试验设备及工艺26-27
• 2.2.1 真空钎焊设备26
• 2.2.2 钎焊工艺26-27
• 2.3 性能测试设备及卡具27-32
• 2.3.1 钎料润湿性能测试27-29
• 2.3.2 钎焊接头力学性能测试29
• 2.3.3 接头耐酸腐蚀测试29
• 2.3.4 钎料熔融温度测试29-30
• 2.3.5 微观组织分析30-32
• 第3章 铁基钎料成分对304不锈钢钎焊接头组织和性能的影响32-52
• 3.1 钎料成分对合金熔融温度的影响32-34
• 3.2 钎料成分对钎焊接头界面微观组织的影响34-37
• 3.2.1 钎缝显微组织的金相观察34-36
• 3.2.2 钎缝显微组织的扫描电镜观察36-37
• 3.3 钎料成分对钎焊接头性能的影响37-40
• 3.3.1 接头界面剪切强度的影响37
• 3.3.2 钎焊接头耐腐蚀性能的影响37-39
• 3.3.3 钎焊接头显微硬度的影响39-40
• 3.4 B元素含量对铁基钎料钎焊接头性能的影响40-44
• 3.4.1 B元素含量对钎焊接头界面微观组织的影响40-41
• 3.4.2 B元素含量对钎焊接头性能的影响41-44
• 3.5 Mo元素含量对铁基钎料钎焊接头性能的影响44-50
• 3.5.1 Mo元素含量对钎焊接头界面微观组织的影响44-46
• 3.5.2 Mo元素含量对钎焊接头性能的影响46-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 钎焊工艺对钎焊接头性能的影响52-70
• 4.1 钎焊温度对钎焊接头组织和性能的影响52-58
• 4.1.1 钎焊温度对搭接接头组织和性能的影响52-56
• 4.1.2 钎焊温度对T型接头组织和性能的影响56-58
• 4.2 保温时间对钎焊接头组织和性能的影响58-63
• 4.2.1 保温时间对搭接接头组织和性能的影响58-62
• 4.2.2 保温时间对T型接头组织和性能的影响62-63
• 4.3 试验研究的BJUT-Fe基钎料与其他钎料性能对比63-68
• 4.3.1 钎料润湿性能对比64-65
• 4.3.2 钎焊接头剪切强度对比65
• 4.3.3 耐腐蚀性能对比65-66
• 4.3.4 钎缝显微组织对比66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间所取得的学术成果76-78
• 致谢78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 史耀武,夏志东,雷永平,李晓延;绿色高性能电子组装钎料研究的新进展[J];新材料产业;2001年12期

2 吴京洧,杨建国,方洪渊;复合钎料的特点及研究现状[J];焊接;2002年12期

3 李刚,路文江,俞伟元,陈学定;非晶新型代银钎料的制备及性能研究[J];兰州理工大学学报;2004年05期

4 张静;路文江;俞伟元;;铜磷非晶箔带钎料的制备及性能研究[J];热加工工艺;2006年03期

5 崔大田;王志法;周俊;姜国圣;吴化波;;Au-20.1Ag-2.5Si-2.5Ge新型中温钎料的组织与性能[J];中国有色金属学报;2007年09期

6 李卓然;刘彬;冯吉才;;中温无镉钎料的研究进展[J];焊接技术;2008年06期

7 崔大田;王志法;吴化波;刘金文;;新型Au-19.25Ag-12.80Ge钎料的制备及性能(英文)[J];稀有金属材料与工程;2008年04期

8 李东泊;赵士阳;王要利;魏双举;贾利;田崴;张柯柯;;低银Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料合金的润湿特性[J];河南科技大学学报(自然科学版);2008年03期

9 张翠翠;;铅对Sn3.5Ag0.5Cu合金钎料性能的影响[J];辽宁石油化工大学学报;2009年04期

10 李培;路文江;俞伟元;王洪礼;;低熔点铝基复合钎料的制备及其性能研究[J];电焊机;2009年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 冯武锋;王春青;;电子元件焊接中的钎料合金研制及钎料合金设计方法[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年

2 夏志东;史耀武;陈志刚;李述刚;刘吉海;;锡银铋钎料的性能评估[A];第十次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2001年

3 刘朋;高原;郭福;雷永平;夏志东;史耀武;;无铅复合钎料研究及发展[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年

4 张艳茹;;容量法测定铜镍锰钎料合金中锰元素[A];探索 创新 交流——第五届中国航空学会青年科技论坛文集(第5集)[C];2012年

5 夏志东;史耀武;雷永平;陈志刚;;热疲劳对锡锌铋钎料合金显微组织影响的研究[A];2002年材料科学与工程新进展（上）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

6 朱颖;方洪渊;钱乙余;崔殿亨;丁克俭;;含稀土钎料合金的显微组织及高温持久强度分析[A];中国电子学会焊接专业青年委员会第一届学术会议论文集[C];1994年

7 张杰;周玉;杨世伟;奈贺正明;;连接工艺对Cu-Zn-Ti钎料钎焊氮化硅陶瓷接头性能的影响[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

8 王宏芹;马鑫;钱乙余;;铜基板上高铅钎料反应润湿机理之润湿测量法研究[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年

9 柏文超;李明利;许平;;一种新型PdNiAgCrMo高温钎料[A];第九次全国焊接会议论文集（第1册）[C];1999年

10 熊华平;康燕生;岗村宽志;川崎亮;渡边龙三;;Co-V基和Co-Nb基合金高温钎料对SiC陶瓷的润湿性研究[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 柴戡;Sn基钎料在Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5金属玻璃表面的润湿铺展和扩散动力学[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 李国栋;超声作用下镁合金钎料性能及其钎焊过程研究[D];北京工业大学;2014年

3 俞伟元;非晶态钎料的钎焊性能及其连接机理[D];兰州理工大学;2009年

4 张威;基于钎料润湿力的光纤自对准原理及激光软钎焊界面反应[D];哈尔滨工业大学;2008年

5 李福泉;钎料熔滴/焊盘瞬间接触液固反应及界面组织演变[D];哈尔滨工业大学;2006年

6 张国尚;80Au/20Sn钎料合金力学性能研究[D];天津大学;2010年

7 赵国际;快速凝固及微合金化Sn-Zn系钎料改性研究[D];重庆大学;2012年

8 谢凤春;石墨与铜的钎焊机理及新型低温活性钎料的制备[D];哈尔滨工业大学;2008年

9 杨磊;基于钎料球重熔的MEMS微部件自组装及熔滴激光驱动行为[D];哈尔滨工业大学;2014年

10 贺艳明;Ag-Cu-Ti基复合钎料钎焊氮化硅陶瓷的连接工艺和机理研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙磊;改进镍基钎料钎焊不锈钢钎焊工艺及机理研究[D];上海工程技术大学;2015年

2 范桂霞;Sn、Cu元素对Zn、10Al钎料合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2015年

3 宋伟龙;Mg-Al-Zn系镁合金用钎料的研究[D];山东大学;2015年

4 崔反东;合金元素对Sn-9Zn钎料钎焊6061铝合金的影响[D];内蒙古工业大学;2015年

5 黄亦龙;石墨烯+Sn-Ag-Cu复合钎料性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 景延峰;SnBi钎料电迁移机理及抑制的研究[D];中国矿业大学;2015年

7 马士涛;铜铝钎焊用ZnAlCuRE高温软钎料研究[D];河南科技大学;2015年

8 王红娜;稀土添加量对高强度钛基钎料性能的影响[D];河南科技大学;2015年

9 于皓;钨/CuCrZr合金连接用铜基钎料研究[D];大连理工大学;2015年

10 刘佳会;快速凝固Sn-3.5Ag-0.7Cu钎料特性及钎焊界面反应研究[D];大连理工大学;2015年

，

本文编号：674018