本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)鎳基釬料釬焊不銹鋼釬焊工藝及機(jī)理研究

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【摘要】：隨著人們生活質(zhì)量的提高,對汽車的需求也越來越高,然而,汽車尾氣污染對我國環(huán)境的影響,特別是大中型城市生活環(huán)境提出了重大挑戰(zhàn)。EGR冷卻器能夠改善環(huán)境,降低污染物的排放。制造冷卻器零件的材料通常選用304,306,316及316L等不銹鋼精密鑄件或型材,其中316L不銹鋼因耐晶間腐蝕能力良好而成為首選材料。在對不銹鋼進(jìn)行焊接的過程中,采用鎳基釬料釬焊不銹鋼最為常見,然而,在釬焊過程中,釬縫中心生成了脆性的金屬間化合物相,使得焊接接頭的機(jī)械性能減低,因此需要研究母材與釬料之間的相互作用以及如何降低釬縫中心的脆性化合物。本文在BNi-7釬料的基礎(chǔ)上,添加了合金元素Cu,通過設(shè)計更合理的釬料配方來優(yōu)化焊接接頭。研究結(jié)果表明:添加合金元素Cu后釬料的熔點(diǎn)降低,但固液相線溫差稍微增大。改進(jìn)釬料潤濕前沿都有前驅(qū)膜的存在,前驅(qū)膜對釬料接觸角的減小和潤濕性的提高有重要作用。隨著Cu含量、釬焊溫度和保溫時間的增加,釬料潤濕前沿的前驅(qū)膜變寬,釬料鋪展面積增大,釬料的潤濕性提高。添加合金元素Cu后的組織是Ni(Cr、Cu)固溶體、Ni3P-Ni(Cr、Cu)共晶組織和少量的Cr Ni P化合物。和BNi-7釬料的組織相比,反應(yīng)相的種類并沒有發(fā)生改變。接頭主要由不銹鋼/釬料界面的Ni(Fe,Cr,Cu)固溶體和釬縫中心的Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)共晶組織以及黑色塊狀的Cr Ni P脆性金屬間化合物相組成。隨著Cu添加量,釬焊溫度,保溫時間增加以及釬焊間隙的減小,接頭組織呈規(guī)律性變化,釬焊接頭反應(yīng)相的種類不變,但界面Ni基固溶體厚度增加,釬縫中心Ni3P-Ni(Fe,Cr)共晶組織增加,共晶組織里韌性Ni(Fe,Cr,Cu)固溶體數(shù)量增加,脆性化合物數(shù)量減少,接頭的抗剪強(qiáng)度增加。釬焊接頭組織演變過程分為物理接觸,溶解擴(kuò)散,等溫凝固和冷卻結(jié)晶四個階段。在釬焊溫度加熱到釬料熔點(diǎn)以上時液態(tài)釬料在316L不銹鋼表面流動,并發(fā)生液態(tài)釬料的溶解和元素的擴(kuò)散。當(dāng)液態(tài)釬料過飽和時,會在局部形核,形成鎳基固溶體。在島狀鎳基固溶體連成一片時,溶解停止,母材與鎳基固溶體相發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散,在界面處形成很薄的一層磷化物層。隨著溫度的降低,在釬縫中心的液相會析出Ni(Fe,Cr,Cu)相,由于形狀比較大的Ni(Fe,Cr,Cu)相周圍的液相成分偏離了原始成分,此時,在Ni(Fe,Cr,Cu)相周圍形成了Cr Ni P化合物,最后,剩余的液相凝固結(jié)晶,達(dá)到共晶點(diǎn)時形成Ni3P-Ni(Fe,Cr,Cu)的共晶相。接頭斷裂在釬縫中心處,釬縫中心含有脆性的Ni3P相,斷裂形式為準(zhǔn)解理斷裂。裂紋在脆性相Ni3P處萌生并擴(kuò)展,在遇到鎳基固溶體時停止擴(kuò)展,經(jīng)過一段時間之后,在剪切應(yīng)力的作用下裂紋會在鎳基固溶體周圍再次形成并繼續(xù)沿著脆性相擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG454

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本文編號：1172659