Mo-Cu合金与GH4169高温合金真空钎焊接头微观结构及性能研究

发布时间：2017-12-06 08:01

  本文关键词：Mo-Cu合金与GH4169高温合金真空钎焊接头微观结构及性能研究

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【摘要】：Mo-Cu合金是一种新型的高温合金材料,由互不相溶的Mo和Cu组成,具有高熔点、高硬度、高的导电导热性、低的热膨胀系数等特性,在电子、冶金、航空航天、核工业等诸多领域有着较好的应用前景。但钼及钼合金的高温抗氧化能力差,易产生低温脆性,限制了其作为高温结构材料更加广泛地应用。本课题采用Ni-Cr-Si-B钎料以及Ni-Cr-Si-B非晶态钎料,真空度控制在1×10-5Torr,钎焊温度为1100～1150℃,保温时间为20min,实现了Mo-Cu合金与GH4169高温合金的真空钎焊连接。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和微控电子万能试验机对Mo-Cu/GH4169真空钎焊接头的微观组织、显微硬度、剪切强度和断裂特征进行了研究,为Mo-Cu合金与GH4169高温合金的钎焊连接提供了试验基础和理论依据,这对于扩大Mo-Cu合金的应用具有重要意义。实验结果表明,Ni-Cr-Si-B钎料以及Ni-Cr-Si-B非晶态钎料均能实现Mo-Cu合金与GH4169高温合金的真空钎焊连接,钎料对两侧母材具有良好的润湿性,界面结合致密,钎焊接头中无裂纹、孔洞等缺陷。根据Mo-Cu/GH4169钎焊接头的组织形貌特征以及扩散-凝固特点,将钎焊接头划分为三个特征区域：等温凝固区(ISZ)、非等温凝固区(ASZ)、扩散影响区(DAZ)。采用Ni-Cr-Si-B钎料钎焊Mo-Cu合金与GH4169高温合金时,Si、B等元素从钎料向母材的扩散影响了钎焊接头的微观结构特征。当钎焊温度为1100～1120℃时,钎缝区主要由γ-Ni固溶体、Ni3Si颗粒、Ni3B及CrB相等组成,Ni3Si颗粒均匀分布在γ-Ni固溶体基体上；随着钎焊温度升高至1150℃,钎缝区完全由γ-Ni固溶体组成。Ni-Cr-Si-B非晶态钎料钎焊接头中的共晶组织消失,钎缝区主要由γ-Ni固溶体、Ni3Si和少量的Ni3B相组成。采用Ni-Cr-Si-B钎料进行钎焊连接时,钎缝区的形成过程可分为等温凝固和非等温凝固阶段,B元素的扩散是影响液相钎料凝固结晶的关键因素。在等温凝固过程生成γ-Ni固溶体；非等温凝固阶段则主要为富Si镍基固溶体、硼化物、硅化物等的形成过程。具体可归纳为：1)剩余液相凝固形成γ-Ni(Si)固溶体,剩余液相L1富B；2)Ni-B二元共晶反应：L1→γ-Ni+N3B,剩余液相L2富Cr；3)Ni-Cr-B三元共晶反应：L2→γ-Ni+Ni3B+CrB,剩余液相L3富Si;4)Ni-Si-B三元共晶反应：L3→γ-Ni+Ni3B+Ni6Si2B.由显微硬度分布曲线可知,钎焊接头的显微硬度要明显高于两侧母材,在Mo-Cu合金侧的DAZ出现显微硬度的最大值。采用Ni-Cr-Si-B钎料,当钎焊温度为1120℃时,钎焊接头的剪切强度为223MPa；剪切断裂起始于Mo-Cu合金一侧的连接界面,剪切断口表现为明显的脆性穿晶断裂特征,存在少量的撕裂棱,断口中出现二次裂纹。当钎焊温度升高至1150℃,接头的剪切强度可达256MPa；剪切断口仍然以脆性断裂为主,但在局部出现塑性断裂特征,存在河流状的剪切断裂形貌。
【学位授予单位】：山东大学
【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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1 张凌云;路文江;俞伟元;李培;;非晶镍基钎料钎焊接头性能及微观组织的研究[J];热加工工艺;2009年13期

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本文编号：1257874