BNi-2钎料钎焊0Cr18Ni9钢与Cu58MnCo钎料钎焊1Cr11Ni2W2MoV钢工艺及机理研究

作     者：冯聪 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张杰

授予年度：2014年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：0Cr18Ni9 1Cr11Ni2W2MoV 钎焊 工艺 机理 

摘      要：0Cr18Ni9钢具有良好的低温强度、抗腐蚀性、耐热性，可应用于制造航天、航空发动机中喷油环;1Cr11Ni2W2MoV钢兼具高强度、高韧性，同时抗腐蚀性、抗疲劳性及耐热性好，可应用于制造航天、航空发动机燃烧室机匣中的叶片，因此，对0Cr18Ni9钢及1Cr11Ni2W2MoV钢各自同种母材之间的连接研究有着巨大的应用价值。本课题采用控制变量的方法研究钎焊温度、保温时间、钎缝宽度、冷却方式及真空度等工艺参数对接头组织及性能的影响，总结出最优钎焊工艺，并结合SEM、EDS、XRD等分析测试手段对这两种钎焊接头的形成机理进行了分析。 采用BNi-2钎料钎焊0Cr18Ni9钢，接头构成分为0Cr18Ni9钢母材、交互作用区、钎料区三部分。钎焊温度升高和保温时间延长都促进B、Si等降熔元素扩散，抑制裂纹产生，减少钎料区内化合物生成;钎缝宽度减小会使降熔元素扩散充分更为容易，抑制裂纹产生，逐渐消除钎料区内化合物产生;冷却速度减慢有利于降熔元素扩散，能够抑制裂纹产生;钎焊环境气压升高会促进接头内元素相互扩散，得到组织均匀良好的接头。0Cr18Ni9钢接头在拉剪测试中皆断裂于靠近钎角处的母材上，说明接头强度高于母材，钎焊质量良好，可以投入应用。本课题确定1050℃，保温60min，钎缝宽度10μm，冷却速度15℃/min，低真空10-2Pa作为BNi-2钎料钎焊0Cr18Ni9钢的最优钎焊工艺，并成功钎焊了喷油环模拟件。 采用Cu58MnCo钎料钎焊1Cr11Ni2W2MoV钢，接头主要分为三部分：1Cr11Ni2W2MoV钢母材，扩散层，钎料区。1Cr11Ni2W2MoV接头都断裂于钎料区Cu-Mn固溶体中。钎焊温度升高、保温时间延长会降低钎料区内Mn元素含量，从而降低接头剪切强度，钎缝宽度增大虽能使钎料区内Mn元素含量保持较高水平，但会使钎料区Cu-Mn固溶体这种强度较低的组织在接头中所占比例增大，所以接头强度反而会降低。真空钎焊时，990℃，保温10min，钎缝宽度30μm的钎焊接头剪切强度最高，达到309MPa。氩气保护条件下，接头中Mn元素整体含量高于同工艺下的真空钎焊接头。990℃，保温10min，钎缝宽度50μm工艺下，氩气保护钎焊接头平均剪切强度为363MPa。本课题确定990℃，保温10min，钎缝宽度30μm，氩气保护钎焊作为Cu58MnCo钎料钎焊1Cr11Ni2W2MoV钢的最优钎焊工艺。