【摘要】：冷凝器為制冷系統(tǒng)的主要部件,屬于熱交換器的一種,能將管內(nèi)的熱量通過(guò)管道迅速傳遞到管外,常用于空調(diào)、汽車、發(fā)電廠、電子器件以及其他工業(yè)場(chǎng)合。為進(jìn)一步提升冷凝器的使用性能,使其能夠在更加惡劣的環(huán)境下使用,可用不銹鋼管代替銅管進(jìn)行熱交換。不銹鋼與銅之間連接方式增加了釬焊難度,目前用于釬焊銅材冷凝器的Cu-P系列釬料無(wú)法完成薄壁不銹鋼細(xì)管與銅的釬焊,需要尋找或研制新型釬料。為了完成新一代冷凝器的釬焊,本課題以Cu-Sn釬料為基礎(chǔ),對(duì)釬焊材料、工藝和機(jī)理做了一系列相關(guān)研究。課題采用自行搭建的氣霧化制粉設(shè)備制備了4種銅基合金粉末,Sn含量在25-35%之間,Ni含量在3-10%之間。測(cè)試了制備的粉末物理及釬焊性能,合金粉末質(zhì)量良好,表面未氧化,球形度較高,粉末顆粒度較細(xì),-200目的粉末占60%以上。對(duì)制備的粉末進(jìn)行DTA曲線分析,結(jié)果表明4種Cu-Ni-Sn合金粉末的熔化區(qū)間在780-850℃之間,當(dāng)合金粉末中Ni含量較低時(shí),在升溫至500℃左右會(huì)有低熔點(diǎn)相析出,提高Ni含量則不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。漫流性試驗(yàn)結(jié)果表明4種Cu-Ni-Sn釬料的漫流性能良好,在Sn含量過(guò)高時(shí)易與銅母材出現(xiàn)熔蝕缺陷,添加微量Zr元素對(duì)漫流性產(chǎn)生的影響較小。接頭剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明4種Cu-Ni-Sn釬料的剪切強(qiáng)度在53.7-68.5MPa之間,降低Sn含量以及增加Ni含量都可以提高剪切強(qiáng)度。添加微量元素Zr能夠起到均勻組織、細(xì)晶強(qiáng)化的作用,接頭剪切強(qiáng)度明顯提升,當(dāng)添加0.2%的Zr元素時(shí),剪切強(qiáng)度提升20%左右。使用保護(hù)氣氛爐中釬焊對(duì)薄壁不銹鋼細(xì)管進(jìn)行釬焊試驗(yàn)。釬焊過(guò)程中全程通氬氣保護(hù),流量為4L/min,以10℃/min的加熱速度升至500℃保溫10min,繼續(xù)升至釬焊溫度保溫10min后隨爐冷卻,釬焊件需要焊前及焊后處理,釬料采用預(yù)置在釬焊間隙一邊,水平放置的方式。采用上述釬焊工藝可獲得良好的薄壁不銹鋼細(xì)管釬焊件,在釬料中增加Ni元素含量能夠提高與不銹鋼表面的潤(rùn)濕性,消除因潤(rùn)濕性不足產(chǎn)生的焊接缺欠。上述結(jié)果表明,試制的釬料能夠滿足釬焊要求。在試驗(yàn)所用的各種釬料中,采用CuNiSn-3、CuNiSnZr-1、CuNiSnZr-2釬料獲得釬焊接頭效果較好。利用掃描電鏡、能譜儀對(duì)薄壁不銹鋼細(xì)管釬縫界面進(jìn)行觀察分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)釬料中Ni含量較低時(shí),Cu-Sn金屬間化合物過(guò)多與不銹鋼表面潤(rùn)濕不足,易形成焊接缺欠。當(dāng)提高釬料中Ni含量后,與薄壁不銹鋼細(xì)管表面潤(rùn)濕性改善,釬縫界面未見氣孔、裂紋等缺欠。在釬料中添加微量Zr元素能夠在釬料凝固時(shí)充當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的作用,促進(jìn)形核,使得組織分布均勻。當(dāng)釬料中含有微量P元素時(shí),P元素會(huì)聚集在不銹鋼表面,與不銹鋼中的Fe元素形成脆性化合物分布于不銹鋼細(xì)管周圍。釬料與母材結(jié)合良好,與銅母材形成了冶金結(jié)合,釬縫區(qū)域主要由三部分組成:一是在界面結(jié)合處連續(xù)分布的以Cu為基體的固溶體組織;二是釬料中心區(qū)域的亮白色組織,主要由電子相δ相(Cu31Sn8)、ε相(Cu3Sn)以及Ni3Sn等金屬化合物組成;三是均勻分布于釬料中心的條狀組織,主要為以Cu為基體的含Ni、Sn固溶體。
【學(xué)位授予單位】：浙江科技學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG454;TB65
【圖文】：

的導(dǎo)熱性及耐久性，通常作為冷凝器的主要材料[1]。為提使其能夠在更加惡劣的環(huán)境下使用，需要升級(jí)傳統(tǒng)冷凝器銹鋼是一種常見的工程材料，導(dǎo)熱率低于銅，耐腐蝕性、滿足新一代冷凝器的使用需求，圖 1-1 為采用不銹鋼管代不銹鋼與銅之間裝配方式增加了釬焊難度，目前用于釬焊料在釬焊奧氏體不銹鋼與銅時(shí)會(huì)產(chǎn)生 Fe2P、Fe3P 等脆性化缺乏良好的浸潤(rùn)性和相互擴(kuò)散能力，無(wú)法完成薄壁不銹鋼尋找或研制新型釬料。成新一代冷凝器的釬焊，本課題在 Cu-Sn 釬料的基礎(chǔ)上改惰性氣霧化水冷法制備多種 Cu 基合金粉末，通過(guò)氬氣保了多項(xiàng)試驗(yàn)研究，期望在滿足焊件使用條件下進(jìn)一步降低焊性能。課題最終將總結(jié)出一套釬料制備工藝及釬焊工藝銹鋼與銅的釬焊提供一定的理論參考及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

江科技學(xué)院碩士學(xué)位論文 引其他元素，調(diào)整釬料成分配比，達(dá)到改善釬焊接頭性能的目的。釬料中殘留素與熔蝕的問題則可以通過(guò)優(yōu)化粉末制備工藝、釬焊工藝來(lái)解決。提高 Sn后的銅錫釬料形態(tài)只能以粉末狀或箔片的形式存在，但實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)有越多的場(chǎng)合需要使用粉末釬料進(jìn)行釬焊，例如本課題中薄壁不銹鋼細(xì)管與銅的只能采用粉末釬料釬焊。

CuO+2HBO=Cu（BO）+3HO33222（1-或2322CuO +BO=Cu（BO）（1-24722224CuO +NaBO=Cu（BO）+NaBO（1-隨后生成的反應(yīng)物將溶于硼酸酐中。其三是利用氧化膜和金屬基體線膨脹系數(shù)差較大，通過(guò)加熱使氧化膜在高溫下破裂，從而達(dá)到潤(rùn)濕的目的[39]。其四是在真空條件下，一些金屬氧化物在高溫下可能會(huì)揮發(fā)，尤其是 Fe3O4、Cr2O3和1Cr18Ni11Nb 的氧化皮在溫度高于 1000℃時(shí)揮發(fā)明顯[40]。另外，一些早期的觀認(rèn)為真空狀態(tài)降低釬焊區(qū)的氧分壓，高溫下金屬氧化物能夠自行分解。但從圖1-4 可以看出，絕大部分金屬氧化物分解所需的氧分壓極低，而真空釬焊的真度在 1×10-6-1×10-1Pa，即便在高溫下也達(dá)不到大多數(shù)金屬氧化物的分解需求，此依靠這種方式破除氧化膜顯然不是主要方式[6]。

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本文編號(hào)：2776134