真空技术及应用系列讲座 第十四讲:真空工程用焊接技术

(上接2006年第2期第64页)②对于不同的钎料与基材组合,其获得接头最高强度值的最佳间隙值范围各不相同,这与钎料和基材各自的物理化学性能以及在钎焊过程中的相互作用特性有密切关系。一般来说,钎料对基材的润湿性越好,这一间隙值就越小;钎料与基材相互作用强烈,间隙必须增大,因为填缝时基材的溶入会使钎料熔点提高、流动性下降。例如用铝基钎料钎焊铝合金时,基材向钎料中的溶解很强烈,为了保证填满钎缝,要求较大的间隙;相反,用银基或铜基钎料钎焊钢时,钎料与基材相互作用很弱,采用较小的间隙有助于加强钎料的毛细填缝。表12中所推荐的不同…     

铝钎焊接头中Cu元素的扩散行为研究

为了研究Al-Cu共晶合金钎料中Cu元素在钎焊接头中的扩散行为,采用快速凝固技术制备了Al-Cu共晶合金钎料,以纯铝棒料为基体采用对接接头在不同温度下进行了真空钎焊,并利用SEM和EDS对接头进行了研究.研究表明:钎料中Cu原子的扩散以晶界扩散为主,当晶界上Cu原子的浓度达到一定值后开始向晶内扩散,当晶内的Cu原子饱和后又反向扩散到晶界上;钎焊温度过低、保温时间过短时,Cu元素在基体内部不能充分扩散,在基体晶界上产生严重偏析,生成Al-Cu相中最脆的θ相(Al2Cu);提高钎焊温度和保温时间有利于提高Cu元素在Al基体中的扩散,但过高的钎焊温度又导致θ相的重新出现,选取合适的钎焊工艺参数才能获得良好的钎缝.     

第十四讲:真空工程用焊接技术

对于不同的钎料与基材组合，其获得接头最高强度值的最佳间隙值范围各不相同，这与钎料和基材各自的物理化学性能以及在钎焊过程中的相互作用特性有密切关系。一般来说，钎料对基材的润湿性越好，这一间隙值就越小；钎料与基材相互作用强烈，间隙必须增大，因为填缝时基材的溶入会使钎料熔点提高、流动性下降。例如用铝基钎料钎焊铝合金时，基材向钎料中的溶解很强烈，为了保证填满钎缝，要求较大的间隙；     

快冷钎料焊后“残余层”及元素扩散行为研究

使用A l-Cu共晶合金快冷钎料,以纯铝棒料为基体进行了真空钎焊.采用大间隙对接接头,使熔化后的钎料在毛细和重力作用下产生堆积,清楚地观察到了"钎料残余层"的存在.使用SEM和EDS对Cu元素的扩散现象进行了观察,初步研究和讨论了Cu元素在液相和固相扩散区域的不同扩散行为.实验结果表明:钎料熔化初期Cu元素在浓度梯度的驱使下向基体扩散,低熔点组分流向基体而高熔点组分逐渐堆积形成"钎料残余层".在基体深度方向上,Cu元素主要沿基体晶界扩散,且随扩散深度的增加呈明显的线性分布状态.     

镍基钎料钎焊GH586高温合金

采用非晶箔状BNi82CrSiB和BNi81CrB钎料以不同的保温时间进行钎焊实验,对钎焊接头进行了力学性能测试。利用扫描电镜和能谱分析对钎焊接头微观组织和断口进行观察和分析。结果表明,在钎焊温度下延长钎焊时间(60min)能够促进钎缝与扩散层的元素均匀分布,提高钎焊接头的室温和高温(930℃)拉伸性能。通过调整钎料合金成分,提高了钎焊接头的拉伸性能,高温拉伸性能提高22.5%。接头断裂发生在近缝区基体一侧,断裂形式主要为沿晶断裂。同时讨论了Si,B等元素对钎焊接头的组织和性能的影响。     

电子束钎焊接头组织分析

采用自主开发的电子束钎焊系统,对不锈钢毛细管板结构进行钎焊,通过电子探针显微分析仪研究了不同电子束钎焊规范下BNi-2钎料与管壁基体界面合金元素的分布,分析了钎料和界面区各相的化学组成.研究表明:在加速电压60kV,束流6.5 mA,加热时间37 s,扫描幅值O.5的电子束钎焊规范下,管板接头质量满足技术规范要求;随着电子束输入功率或功率密度增大,钎料和管壁的相互扩散作用增强,导致过渡层厚度增加,毛细管壁显著减薄;母材和钎料中合金元素的相互扩散导致过渡层的形成,过渡层主要由硼化铬、硼化镍和镍的固溶体组成.     

304不锈钢消音蜂窝钎焊工艺、组织及力学性能分析

采用镍基BNi2钎料钎焊制备了304不锈钢消音蜂窝,对蜂窝芯体与面板钎焊界面组织和蜂窝的力学性能进行了分析和测试,并研究了钎焊热循环次数对钎焊界面组织和蜂窝拉伸力学性能的影响,为实际工程应用确定未焊合缺陷补焊次数提供了依据。液态钎料的毛细作用使钎料沿蜂窝芯箔材表面铺展并与箔材发生显著的元素扩散反应,蜂窝芯与面板之间的钎缝由Ni、Cr、Si等互溶而成的Ni基固溶体组织组成,未生成脆性共晶组织或金属间化合物。钎料中的B和Si元素显著扩散于面板材料中,形成钎料-面板反应区,因B元素的沿晶界快速扩散效应,面板侧组织呈现晶界元素渗入特征。随着钎焊次数增加,钎料对母材的溶解和晶界渗透增加,钎焊界面组织发生显著变化。制备的304不锈钢消音蜂窝拉脱强度为7.21MPa,呈现板/芯界面附近蜂窝芯破坏特点,多次钎焊时蜂窝拉脱强度呈下降趋势。制备的304不锈钢消音蜂窝平压、侧压和弯曲力学性能测试过程均经历弹性变形、塑性变形和失稳三个阶段,强度值分别为5.67MPa、33.85MPa和105.87MPa,平压和弯曲失效模型为蜂窝失稳,侧压破坏除蜂窝失稳外,发生穿孔面板与蜂窝芯体剥离的现象。鉴于多次钎焊热循环对蜂窝拉脱强度的不利影响,建议304不锈钢蜂窝钎焊缺陷的最大补焊次数为一次。     

镍元素对AgCu28钎焊焊缝的影响

在氢气气氛下,对TU1、4J33和镀镍4J33进行钎焊,使用钎料为AgCu28和AgCu28Ni0.75,利用扫描电镜、能谱分析仪和金相显微镜,对钎焊焊缝微观组织形貌进行观测。结果表明,在实验的钎焊工艺下,AgCu28钎料钎焊TU1的焊缝组织良好,为银铜共晶组织,基本无晶界渗透现象,AgCu28Ni0.75钎料钎焊TU1的焊缝,钎料向母材晶界渗透现象严重;在AgCu28钎料中添加镍元素,或被焊母材含有镍元素或者被焊接母材外有镀镍层时,钎焊焊缝出现明显的成分偏析现象。     

采用银基活性钎料钎焊碳/碳复合材料

采用银基活性钎料（Ag-Cu-Ti）对二维层间增强型和三维正交增强型C/C复合材料进行了真空钎焊工艺试验，采用扫描电镜（SEM）观察了钎焊接头和连接界面的微观组织形貌，测定了各元素的面分布，对钎焊接头进行了室温压缩剪切性能试验和三点弯曲强度试验。结果表明：钎料中的元素Ti向钎料和C/C界面区扩散并富集，生成了含元素C的Ti2Cu化合物相，形成了钎料对C/C基体的良好润湿，可获得组织致密的接头，接头室温三点弯曲强度为：39MPa，抗剪强度为22MPa。     

低银,无银钎料在电子真空设备制造中的应用

４８位荧光灯排气机、７００、１１００箱式镀膜设备的紫铜板与水冷铜管的焊接，长期以来都是用含Ａｇ４５％的料３０３钎料钎焊而成。现改用ＱＣｕ１２Ｚ无银钎料和料２０７Ｎｉ或ＱＪＹ－５Ａ低银钎料钎焊，其工艺性好，钎焊的零部件能满足产品性能要求，节约了白银，降低了产品成本，可推广用于类似产品。