本文關(guān)鍵詞：鎳基鈦基釬料釬焊鎢鎢接頭組織和性能研究

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【摘要】：難熔金屬鎢是一種重要的高溫結(jié)構(gòu)材料,具有熱導(dǎo)率高、熱膨脹系數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)、高溫強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、電子、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域。由于鎢的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度較高,常溫下呈明顯脆性,1000℃以上釬焊時(shí)受到鎢本身再結(jié)晶溫度的影響,晶粒粗化現(xiàn)象嚴(yán)重,使鎢和鎢的連接受到了極大的限制。本文采用鎳基釬料(BNi2、BNi5、Bпp27)和鈦基釬料(37.5Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni wt.%)對(duì)工業(yè)純鎢進(jìn)行真空釬焊,采用差熱分析法、X射線衍射、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀、顯微硬度試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、真空釬焊試驗(yàn)和斷口形貌分析等試驗(yàn)分析方法,研究了釬料和母材在釬焊過程中的擴(kuò)散情況,對(duì)接頭組織與性能之間的聯(lián)系及其影響機(jī)理進(jìn)行了分析,研究結(jié)果可為開發(fā)新型鎳基、鈦基釬料提供數(shù)據(jù)參考。結(jié)果表明,采用BNi2釬料進(jìn)行釬焊時(shí),鎢元素向釬縫一側(cè)的擴(kuò)散不均勻,釬縫中部有孔洞產(chǎn)生;采用BNi5釬料進(jìn)行釬焊時(shí),釬縫組織以釬縫中線為對(duì)稱軸,呈對(duì)稱分布,釬縫中部有少許微孔存在;采用Bпp27釬料進(jìn)行釬焊時(shí),釬料和母材的熔合情況優(yōu)于BNi2和BNi5釬料,釬縫平整光滑,未觀察到裂紋、孔洞等缺陷,接頭組織均勻程度最高。采用三種鎳基釬料真空釬焊鎢鎢接頭,母材鎢向釬縫內(nèi)部擴(kuò)散時(shí)會(huì)發(fā)生熔蝕現(xiàn)象,采用BNi2釬料釬焊時(shí)熔蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,Bпp27釬料釬焊時(shí)熔蝕程度最輕,組織分布也最為均勻。三種鎳基釬料會(huì)和母材在界面處發(fā)生反應(yīng)生成NiW化合物,使釬料和母材緊密熔合,釬縫基體組織均為鎳基固溶體,釬料中的元素會(huì)和擴(kuò)散的鎢元素反應(yīng)生成Ni WSi、Co3W等化合物。剪切試驗(yàn)結(jié)果表明,Bпp27釬料接頭剪切強(qiáng)度最高,為87.38MPa。采用35Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni釬料分別在900℃、930℃和950℃對(duì)鎢鎢接頭進(jìn)行真空釬焊,結(jié)果表明,三種釬焊溫度下,釬縫與母材結(jié)合處的熔合線平整光滑,母材和釬料熔合較為緊密,界面處和釬縫組織內(nèi)部無氣孔、夾渣和裂紋等缺陷。隨著釬焊溫度的升高,接頭厚度逐漸減小。釬焊溫度為950℃時(shí),釬料流失現(xiàn)象明顯,釬縫寬度為18μm,與900℃和930℃接頭相比,減小約50%。對(duì)接頭組織分析得出,釬縫組織主要由鈦鎢固溶體和以鈦鋯為基的球狀共晶組織組成,釬縫內(nèi)部還存在NiTi、Ni3Ti、Cu3Ti、CuZr、Cu0.4W0.6、CuNi2Ti、TiNi0.8Cu0.2等化合物,母材鎢和釬料相互擴(kuò)散程度較鎳基釬料減弱,其中930℃下得到的釬焊接頭組織最為均勻。對(duì)接頭的剪切強(qiáng)度測(cè)試,結(jié)果表明,釬焊溫度為930℃時(shí)鎢鎢接頭的剪切強(qiáng)度最高,為71.96MPa。綜上所述,鎳基、鈦基釬料釬焊鎢鎢時(shí),母材和釬料熔合均較為緊密。采用鎳基釬料釬焊時(shí),鎳基釬料在界面處和母材鎢會(huì)發(fā)生反應(yīng),母材鎢在釬焊過程中的熔蝕現(xiàn)象較明顯。采用鈦基釬料釬焊時(shí),未觀察到熔蝕現(xiàn)象,且界面處沒有化合物生成,但母材和釬料會(huì)相互擴(kuò)散形成鈦鎢固溶體,使界面和釬縫內(nèi)部沒有缺陷產(chǎn)生。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG454

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