改进镍基钎料钎焊不锈钢钎焊工艺及机理研究

发布时间：2017-11-11 19:00

  本文关键词：改进镍基钎料钎焊不锈钢钎焊工艺及机理研究

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【摘要】：随着人们生活质量的提高,对汽车的需求也越来越高,然而,汽车尾气污染对我国环境的影响,特别是大中型城市生活环境提出了重大挑战。EGR冷却器能够改善环境,降低污染物的排放。制造冷却器零件的材料通常选用304,306,316及316L等不锈钢精密铸件或型材,其中316L不锈钢因耐晶间腐蚀能力良好而成为首选材料。在对不锈钢进行焊接的过程中,采用镍基钎料钎焊不锈钢最为常见,然而,在钎焊过程中,钎缝中心生成了脆性的金属间化合物相,使得焊接接头的机械性能减低,因此需要研究母材与钎料之间的相互作用以及如何降低钎缝中心的脆性化合物。本文在BNi-7钎料的基础上,添加了合金元素Cu,通过设计更合理的钎料配方来优化焊接接头。研究结果表明:添加合金元素Cu后钎料的熔点降低,但固液相线温差稍微增大。改进钎料润湿前沿都有前驱膜的存在,前驱膜对钎料接触角的减小和润湿性的提高有重要作用。随着Cu含量、钎焊温度和保温时间的增加,钎料润湿前沿的前驱膜变宽,钎料铺展面积增大,钎料的润湿性提高。添加合金元素Cu后的组织是Ni(Cr、Cu)固溶体、Ni3P-Ni(Cr、Cu)共晶组织和少量的Cr Ni P化合物。和BNi-7钎料的组织相比,反应相的种类并没有发生改变。接头主要由不锈钢/钎料界面的Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体和钎缝中心的Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)共晶组织以及黑色块状的Cr Ni P脆性金属间化合物相组成。随着Cu添加量,钎焊温度,保温时间增加以及钎焊间隙的减小,接头组织呈规律性变化,钎焊接头反应相的种类不变,但界面Ni基固溶体厚度增加,钎缝中心Ni3P-Ni(Fe,Cr)共晶组织增加,共晶组织里韧性Ni(Fe,Cr,Cu)固溶体数量增加,脆性化合物数量减少,接头的抗剪强度增加。钎焊接头组织演变过程分为物理接触,溶解扩散,等温凝固和冷却结晶四个阶段。在钎焊温度加热到钎料熔点以上时液态钎料在316L不锈钢表面流动,并发生液态钎料的溶解和元素的扩散。当液态钎料过饱和时,会在局部形核,形成镍基固溶体。在岛状镍基固溶体连成一片时,溶解停止,母材与镍基固溶体相发生固态扩散,在界面处形成很薄的一层磷化物层。随着温度的降低,在钎缝中心的液相会析出Ni(Fe,Cr,Cu)相,由于形状比较大的Ni(Fe,Cr,Cu)相周围的液相成分偏离了原始成分,此时,在Ni(Fe,Cr,Cu)相周围形成了Cr Ni P化合物,最后,剩余的液相凝固结晶,达到共晶点时形成Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)的共晶相。接头断裂在钎缝中心处,钎缝中心含有脆性的Ni3P相,断裂形式为准解理断裂。裂纹在脆性相Ni3P处萌生并扩展,在遇到镍基固溶体时停止扩展,经过一段时间之后,在剪切应力的作用下裂纹会在镍基固溶体周围再次形成并继续沿着脆性相扩展。
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG454

【参考文献】

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本文编号：1172659