钼基钎料真空钎焊TZM合金组织性能研究

发布时间：2020-06-26 03:50

【摘要】：TZM合金具有高熔点、良好的耐腐蚀性,优异的导电导热性能以及线膨胀系数低等特点,是良好的热能存储材料,因此TZM合金被广泛应用在航空航天、核工业和电子行业等重要领域。TZM合金的再结晶温度在1400℃以上,而现在钎焊TZM合金的钎料熔点一般在1000℃以下,为了扩展TZM合金的应用范围,开发新型的高温钎料一直是钎焊领域关注的焦点。本文首先自制了钼镍钛(Mo-52.3Ni-xTiwt.%)和钼钴钛(Mo-63Co-x Tiwt.%)[x=0,1,3,5,7,9]高温钎料。利用真空钎焊炉钎焊工业TZM合金,最后借助金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射分析、润湿试验、显微硬度试验、剪切试验以及断口形貌分析等试验分析方法,研究了两种不同类型钎料及其接头的显微组织和性能,初步探讨了钎料中Ti元素在真空钎焊中的扩散行为,进一步分析了Ti元素分布与接头组织和性能之间的相互性及其作用机理。结果表明,采用Mo-52.3Ni钎料真空钎焊TZM合金时,焊缝表面光滑平整,但是焊缝的内部存在扁平状孔洞,这些孔洞大多穿过晶体的内部;采用Mo-52.3Ni-1Ti和Mo-52.3Ni-3Ti钎料真空钎焊TZM合金时,焊缝中存在微小的气孔和夹渣,钎料渗入母材中的量很少;采用Mo-52.3Ni-5Ti钎料真空钎焊TZM合金时,焊缝熔合线处有轻微的熔蚀现象,但是焊缝的宽度一致,焊缝中不存在夹渣、气孔和裂纹等缺陷;采用Mo-52.3Ni-7Ti和Mo-52.3Ni-9Ti钎料真空钎焊TZM合金时,接头的界面组织明显发生改变,而且钎料对母材有很强的熔蚀。Mo-52.3Ni基钎料在焊接TZM合金时,焊缝中主要含有MoNi相和Ni_3Mo相等化合物,随着Ti含量的加入,焊缝中会出现Ti基固溶体和Ni_3Ti相。剪切结果表明,当Mo-52.3Ni中Ti含量为5%时,真空钎焊TZM合金接头剪切强度最高,为186.43MPa。采用Mo-63Co钎料真空钎焊TZM合金时,钎焊后,母材和焊缝平整均匀,母材无熔蚀现象,焊缝的熔合线平滑,在焊缝的内部无缺陷;Mo-63Co-1Ti钎料真空钎焊TZM合金时,焊缝处有显微裂纹,母材无熔蚀现象,焊缝的熔合线平滑;Mo-63Co-3Ti钎料真空钎焊TZM合金时,焊缝中有显微裂纹,钎料在焊缝中熔解充分,焊缝中晶粒较为细小;Mo-63Co-5Ti真空钎焊TZM合金时,焊缝的结合处没有熔蚀现象,而且没有夹渣、气孔,但是有裂纹缺陷;Mo-63Co-7Ti真空钎焊TZM合金时,焊缝中的显微组织较为粗大,而且在熔合线附近存在缩孔、缩松与显微裂纹等缺陷,有轻微的熔蚀;Mo-63Co-9Ti真空钎焊TZM合金时,焊缝中存在较大的缩孔,有明显的晶间渗透现象。Mo-63Co基钎料真空钎焊TZM合金时,焊缝中主要含有Co_7Mo_6相、Co_3Mo相和Co_2Mo_3相等化合物,随着Ti含量的加入,焊缝中出现Ti基固溶体。剪切结果表明,Mo-63Co钎料Ti含量为3%时,TZM合金接头剪切强度最高为191.6MPa。综上所述,Mo-52.3Ni-5Ti和Mo-63Co-3Ti真空钎焊TZM合金时,综合性能最优。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG454
【图文】：

分布情况,焊接接头,显微组织,抗拉伸强度

图 1.1 焊接接头不同区域的显微组织张永云等[30]研究了电子束焊焊接 TZM 合金组织性能的影响，所选用的母材为 100mm×25mm×3mm 的 TZM 板材，在真空度为 4×10-2Pa 下施焊。分析焊缝的性能，包括显微硬度以及抗拉伸强度。对焊缝组织的观察及分析，焊缝的熔合区附近晶粒异常长大，如图 1.2 所示，可以清楚的分辨出晶粒的大小及分布情况。经过拉伸试验，强度较低，判断为脆性断裂。

分布情况,焊接接头,显微组织,焊缝

因此需要对焊后的焊缝进行去应力退火处理。经过热处理后的试样，做拉伸实验，其断口均发生在焊缝处为解理断裂，其强度在 180MPa 左右。图 1.1 焊接接头不同区域的显微组织张永云等[30]研究了电子束焊焊接 TZM 合金组织性能的影响，所选用的母材为 100mm×25mm×3mm 的 TZM 板材，在真空度为 4×10-2Pa 下施焊。分析焊缝的性能，包括显微硬度以及抗拉伸强度。对焊缝组织的观察及分析，焊缝的熔合区附近晶粒异常长大，如图 1.2 所示，可以清楚的分辨出晶粒的大小及分布情况。经过拉伸试验，强度较低，判断为脆性断裂。

【参考文献】