采用研制的CuMn基釬料對TZM與Kovar合金進(jìn)行了高頻真空釬焊研究。利用DTA、氦質(zhì)譜撿漏儀、激光共聚焦顯微鏡、SEM、EDS等分析手段,測試了釬料的熔點(diǎn)、對TZM與Kovar合金潤濕性,分析了釬縫的氣密性、微觀組織形貌、界面組織成分等。結(jié)果表明:在965℃時,CuMn基釬料在TZM與Kovar合金樣品上的潤濕角θ分別為30.77°和12.30°。在最大釬焊感應(yīng)電流為430 A時,焊料對釬縫鋪展均勻,釬縫區(qū)域無裂紋、無氣泡等缺陷,焊件氣密性測試漏氣率優(yōu)于6×10^-11Pa·m³/s。釬縫中間層區(qū)域為CuMn基釬料凝固組織,釬料與TZM反應(yīng)界面區(qū)域較窄,與Kovar合金的界面反應(yīng)區(qū)域較寬。釬料中的Mn、Cu元素與Kovar合金中的Fe元素更容易相互擴(kuò)散遷移發(fā)生冶金熔合反應(yīng)。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2020,49(06)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

CuMn基釬料對TZM和Kovar4J29合金的釬焊示意圖

圖2a、2b為釬料在Kovar合金上鋪展的金相圖。其中圖2a為CuMn基釬料熔化鋪展的整體剖面圖。從圖中可以看出，釬料熔化后，鋪展較為均勻充分。圖2b為圖2a的局部放大圖。圖2b中釬料鋪展后形成弧形的切線與母材的夾角，即為釬料在Kovar合金上形成的潤濕角θ，經(jīng)測量θ角為12.30°。圖3a、3b為釬料在TZM合金上的鋪展金相圖。其中，圖3a為CuMn基釬料熔化鋪展的整體剖面圖。從圖中可以看出，釬料在TZM上的熔化鋪展效果與Kovar合金相比要差一些。圖3b為圖3a的局部放大圖。圖3b中釬料鋪展后形成弧形的切線與母材的夾角，即為釬料在TZM合金上形成的潤濕角θ，經(jīng)測量θ角為30.77°，潤濕角較在Kovar合金上要大。其與CuMn基釬料的潤理性相對較差。從以上實(shí)驗結(jié)果分析，認(rèn)為該釬料的理想使用溫度為960～975℃，保溫時間3～5 min。真空度優(yōu)于1.5×10-3 Pa。

高頻感應(yīng)電流釬焊焊接接頭的氣密性能不容忽視，若出現(xiàn)漏氣情況時，關(guān)鍵設(shè)備或器件的工作效率、穩(wěn)定性和使用壽命將受到明顯影響，在核工業(yè)等領(lǐng)域甚至?xí)斐奢^嚴(yán)重的事故。表2為按照前述工藝在不同高頻感應(yīng)電流下，保持3 min，獲得的高頻真空釬焊樣件的氣密性數(shù)據(jù)。從表2中可以看到，在電流≤400 A時釬焊接頭部位或漏氣或無法焊接。在410～420 A之間時，樣件釬縫的氦漏率較大。但是當(dāng)高頻電流大于430A時，氦質(zhì)譜漏氣率穩(wěn)定在10-11 Pa·m3/s數(shù)量級，故認(rèn)為430 A是較為合適的高頻釬焊電流。當(dāng)高頻感應(yīng)電流高于430 A時，試驗樣件的受熱溫度會進(jìn)一步快速升高，樣件的熱影響區(qū)會進(jìn)一步擴(kuò)大，影響焊接質(zhì)量。此外，認(rèn)為釬料充分熔化鋪展后，隨著溫度的過度升高，由于毛細(xì)作用、潤濕作用和元素界面反應(yīng)等原因，會使釬料與母材界面反應(yīng)加劇，并使釬料發(fā)生溢流現(xiàn)象，容易使釬縫出現(xiàn)孔洞、填充不充分等焊接缺陷，影響接頭的力學(xué)性能、氣密性等。2.3 釬縫形貌和組織分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鉬及鉬合金在核反應(yīng)堆中的應(yīng)用[J]. 董帝,黃洪濤,熊寧,王承陽,楊亞杰,林婷.  中國鉬業(yè). 2018(04)
[2]TZM基體上制備Al2O3涂層的熱沖擊性能研究[J]. 梁娜,鄭劍平,黃洪濤,張國棟.  熱噴涂技術(shù). 2018(01)
[3]TiZrNiCu釬料釬焊TZM合金與ZrCp-W復(fù)合材料界面組織與性能[J]. 韓桂海,趙一璇,宋曉國,雷玉珍,趙洪運(yùn),馮吉才.  稀有金屬. 2018(06)
[4]釬焊時間對TZM合金與ZrCp-W復(fù)合材料接頭界面組織及性能的影響[J]. 韓桂海,趙洪運(yùn),付偉,宋曉國,田驍,馮吉才.  焊接學(xué)報. 2017(01)
[5]高溫退火對TZM合金拉伸性能的影響[J]. 王振東,鄭劍平,楊啟法,寧廣勝,張長義,佟振峰.  原子能科學(xué)技術(shù). 2005(S1)



本文編號：3398163