CuMn基钎料对TZM与Kovar合金的钎焊研究
发布时间：2021-09-17 06:35
采用研制的CuMn基钎料对TZM与Kovar合金进行了高频真空钎焊研究。利用DTA、氦质谱捡漏仪、激光共聚焦显微镜、SEM、EDS等分析手段,测试了钎料的熔点、对TZM与Kovar合金润湿性,分析了钎缝的气密性、微观组织形貌、界面组织成分等。结果表明:在965℃时,CuMn基钎料在TZM与Kovar合金样品上的润湿角θ分别为30.77°和12.30°。在最大钎焊感应电流为430 A时,焊料对钎缝铺展均匀,钎缝区域无裂纹、无气泡等缺陷,焊件气密性测试漏气率优于6×10-11Pa·m3/s。钎缝中间层区域为CuMn基钎料凝固组织,钎料与TZM反应界面区域较窄,与Kovar合金的界面反应区域较宽。钎料中的Mn、Cu元素与Kovar合金中的Fe元素更容易相互扩散迁移发生冶金熔合反应。
【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(06)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
CuMn基钎料对TZM和Kovar4J29合金的钎焊示意图
图2a、2b为钎料在Kovar合金上铺展的金相图。其中图2a为CuMn基钎料熔化铺展的整体剖面图。从图中可以看出，钎料熔化后，铺展较为均匀充分。图2b为图2a的局部放大图。图2b中钎料铺展后形成弧形的切线与母材的夹角，即为钎料在Kovar合金上形成的润湿角θ，经测量θ角为12.30°。图3a、3b为钎料在TZM合金上的铺展金相图。其中，图3a为CuMn基钎料熔化铺展的整体剖面图。从图中可以看出，钎料在TZM上的熔化铺展效果与Kovar合金相比要差一些。图3b为图3a的局部放大图。图3b中钎料铺展后形成弧形的切线与母材的夹角，即为钎料在TZM合金上形成的润湿角θ，经测量θ角为30.77°，润湿角较在Kovar合金上要大。其与CuMn基钎料的润理性相对较差。从以上实验结果分析，认为该钎料的理想使用温度为960～975℃，保温时间3～5 min。真空度优于1.5×10-3 Pa。
高频感应电流钎焊焊接接头的气密性能不容忽视，若出现漏气情况时，关键设备或器件的工作效率、稳定性和使用寿命将受到明显影响，在核工业等领域甚至会造成较严重的事故。表2为按照前述工艺在不同高频感应电流下，保持3 min，获得的高频真空钎焊样件的气密性数据。从表2中可以看到，在电流≤400 A时钎焊接头部位或漏气或无法焊接。在410～420 A之间时，样件钎缝的氦漏率较大。但是当高频电流大于430A时，氦质谱漏气率稳定在10-11 Pa·m3/s数量级，故认为430 A是较为合适的高频钎焊电流。当高频感应电流高于430 A时，试验样件的受热温度会进一步快速升高，样件的热影响区会进一步扩大，影响焊接质量。此外，认为钎料充分熔化铺展后，随着温度的过度升高，由于毛细作用、润湿作用和元素界面反应等原因，会使钎料与母材界面反应加剧，并使钎料发生溢流现象，容易使钎缝出现孔洞、填充不充分等焊接缺陷，影响接头的力学性能、气密性等。2.3 钎缝形貌和组织分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]钼及钼合金在核反应堆中的应用[J]. 董帝,黄洪涛,熊宁,王承阳,杨亚杰,林婷. 中国钼业. 2018(04)
[2]TZM基体上制备Al2O3涂层的热冲击性能研究[J]. 梁娜,郑剑平,黄洪涛,张国栋. 热喷涂技术. 2018(01)
[3]TiZrNiCu钎料钎焊TZM合金与ZrCp-W复合材料界面组织与性能[J]. 韩桂海,赵一璇,宋晓国,雷玉珍,赵洪运,冯吉才. 稀有金属. 2018(06)
[4]钎焊时间对TZM合金与ZrCp-W复合材料接头界面组织及性能的影响[J]. 韩桂海,赵洪运,付伟,宋晓国,田骁,冯吉才. 焊接学报. 2017(01)
[5]高温退火对TZM合金拉伸性能的影响[J]. 王振东,郑剑平,杨启法,宁广胜,张长义,佟振峰. 原子能科学技术. 2005(S1)
本文编号：3398163
【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(06)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
CuMn基钎料对TZM和Kovar4J29合金的钎焊示意图
图2a、2b为钎料在Kovar合金上铺展的金相图。其中图2a为CuMn基钎料熔化铺展的整体剖面图。从图中可以看出，钎料熔化后，铺展较为均匀充分。图2b为图2a的局部放大图。图2b中钎料铺展后形成弧形的切线与母材的夹角，即为钎料在Kovar合金上形成的润湿角θ，经测量θ角为12.30°。图3a、3b为钎料在TZM合金上的铺展金相图。其中，图3a为CuMn基钎料熔化铺展的整体剖面图。从图中可以看出，钎料在TZM上的熔化铺展效果与Kovar合金相比要差一些。图3b为图3a的局部放大图。图3b中钎料铺展后形成弧形的切线与母材的夹角，即为钎料在TZM合金上形成的润湿角θ，经测量θ角为30.77°，润湿角较在Kovar合金上要大。其与CuMn基钎料的润理性相对较差。从以上实验结果分析，认为该钎料的理想使用温度为960～975℃，保温时间3～5 min。真空度优于1.5×10-3 Pa。
高频感应电流钎焊焊接接头的气密性能不容忽视，若出现漏气情况时，关键设备或器件的工作效率、稳定性和使用寿命将受到明显影响，在核工业等领域甚至会造成较严重的事故。表2为按照前述工艺在不同高频感应电流下，保持3 min，获得的高频真空钎焊样件的气密性数据。从表2中可以看到，在电流≤400 A时钎焊接头部位或漏气或无法焊接。在410～420 A之间时，样件钎缝的氦漏率较大。但是当高频电流大于430A时，氦质谱漏气率稳定在10-11 Pa·m3/s数量级，故认为430 A是较为合适的高频钎焊电流。当高频感应电流高于430 A时，试验样件的受热温度会进一步快速升高，样件的热影响区会进一步扩大，影响焊接质量。此外，认为钎料充分熔化铺展后，随着温度的过度升高，由于毛细作用、润湿作用和元素界面反应等原因，会使钎料与母材界面反应加剧，并使钎料发生溢流现象，容易使钎缝出现孔洞、填充不充分等焊接缺陷，影响接头的力学性能、气密性等。2.3 钎缝形貌和组织分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]钼及钼合金在核反应堆中的应用[J]. 董帝,黄洪涛,熊宁,王承阳,杨亚杰,林婷. 中国钼业. 2018(04)
[2]TZM基体上制备Al2O3涂层的热冲击性能研究[J]. 梁娜,郑剑平,黄洪涛,张国栋. 热喷涂技术. 2018(01)
[3]TiZrNiCu钎料钎焊TZM合金与ZrCp-W复合材料界面组织与性能[J]. 韩桂海,赵一璇,宋晓国,雷玉珍,赵洪运,冯吉才. 稀有金属. 2018(06)
[4]钎焊时间对TZM合金与ZrCp-W复合材料接头界面组织及性能的影响[J]. 韩桂海,赵洪运,付伟,宋晓国,田骁,冯吉才. 焊接学报. 2017(01)
[5]高温退火对TZM合金拉伸性能的影响[J]. 王振东,郑剑平,杨启法,宁广胜,张长义,佟振峰. 原子能科学技术. 2005(S1)
本文编号：3398163
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