鈦-鋼感應(yīng)釬焊的AgCuZnNi釬料的研制及工藝性研究.pdf

1、隨著航空、船舶、電子等工業(yè)的快速發(fā)展，對高可靠性、長壽命、低成本、節(jié)能環(huán)保等設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)提出了更高的要求。因此，新材料、新構(gòu)件、新工藝越來越受到工業(yè)生產(chǎn)的重視，尤其是具有兩種金屬綜合優(yōu)勢的鈦/鋼異種金屬構(gòu)件。然而二者物理、化學(xué)性能相差懸殊，用常規(guī)熔焊的方法幾乎不能實(shí)現(xiàn)如鈦/鋼可靠性連接。為了獲得優(yōu)質(zhì)的接頭，目前有效的連接方法是釬焊。但鈦/鋼釬焊在實(shí)際生產(chǎn)中，有許多問題急需解決。其一，鈦/鋼異種金屬釬焊用釬料都是含有Cd、稀土及貴金屬元素

2、的高銀基釬料或金基釬料，成本高、不環(huán)保。其二，這類釬料的鈦/鋼異質(zhì)接頭易產(chǎn)生大量的脆性金屬間化合物，導(dǎo)致接頭殘余應(yīng)力大，易開裂，往往致使無法保證使用要求。本文以研制一種無Cd、低銀且能夠保證鈦/鋼異質(zhì)接頭力學(xué)性能要求的釬料為目標(biāo)，采用45AgCuZn釬料為基體，添加Ni元素，制備了系列AgCuZnNi釬料，并對其熔化特性、微觀組織、鋪展?jié)櫇裥?、及接頭力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　 (1)采用相圖分析和線性規(guī)劃相結(jié)合的方法優(yōu)化了合金成

3、分，用真空熔煉法，制備了系列AgCuZnNi釬料，并對釬料性能進(jìn)行了評價(jià)。首先，利用差熱分析法測定了釬料的融化特性，結(jié)果表明，隨著Ni含量的增加釬料固液相溫度隨之線性增加。當(dāng)Ni含量為3.0％～3.5％～時(shí)釬料的固液相區(qū)間最小，融化區(qū)間在778.9～806.0℃。其次，從釬料對TC4鈦合金和304不銹鋼潤濕性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，隨著Ni含量的增加釬料在鈦合金與不銹鋼基板上的潤濕性呈正態(tài)曲線分布，當(dāng)Ni含量為3.0％～4.0％時(shí)釬料對母材的

4、潤濕性能良好，而且Ni含量為3.5％的釬料鋪展面積達(dá)到最大。最后，通過SEM和XRD分析了釬料微觀組織，結(jié)果表明，Ni元素的介入細(xì)化了釬料組織，釬料呈現(xiàn)出細(xì)密的樹枝晶。釬料組分主要是由Ag、AgCu、 AgZn、Cu3Zn、Cu5Zn8、Cu0.81Ni0.19和Cu3.8Ni以及NiZn、Cu2NiZn化合物組成。
　　 (2)使用AgCuZnNi釬料，對Ti6A14V鈦合金和0Cr18Ni9不銹鋼材料進(jìn)行了高頻感應(yīng)釬焊工藝試

5、驗(yàn)。接頭抗剪強(qiáng)度測定結(jié)果表明，釬料中Ni含量與接頭剪切強(qiáng)度曲線呈拋物狀，當(dāng)Ni含量達(dá)到3.5％時(shí)剪切強(qiáng)度達(dá)到峰值，其值為148.2MPa。接頭的XRD以及斷口的SEM探查表明，Ni元素的加入緩解了鋼/鈦線膨脹系數(shù)差異產(chǎn)出的應(yīng)力，接頭斷口裂紋較少，多呈塑性斷裂。同時(shí)Ni元素的加入阻止了Ti向不銹鋼一側(cè)遷徙，避免了Ti-Fe脆性金屬間化合物的產(chǎn)生。釬料層成分主要為NiTi、Ni4Ti3、 Ti3Cu4、 Ti2Cu、Cu0.81Ni0.19