镍基钎料真空钎焊15-5PH接头元素扩散行为与界面反应的研究

作     者：孙倩倩 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：芦笙

授予年度：2016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：15-5PH 镍基钎料BNi-2 接头组织 元素扩散 

摘      要：本文采用非晶态镍基钎料BNi-2对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢进行真空钎焊,焊后利用扫描电镜、能谱分析、电子探针、X射线衍射分析等手段分析了钎焊温度、保温时间、钎焊间隙以及冷却方式对接头组织、界面元素扩散的影响。研究结果表明:当钎焊温度升高到982℃,非晶态钎料BNi-2完全晶化,晶化后的组织主要由γ-Ni固溶体和Ni3B化合物组成。在冷却过程中,液态钎料首先凝固出双共晶的γ-Ni相和Ni3B相,发生L→γ+Ni3B二元共晶转变;当冷却至993℃时,发生L→γ+Ni3B+CrB三元共晶转变。采用BNi-2钎焊15-5PH沉淀硬化不锈钢的焊接接头可分为四个区域:界面反应区(DAZ)、非等温凝固区(IRZ)、等温凝固区(ISZ)和焊缝中心区(ASZ)。随着钎焊温度的升高,钎缝中心区的黑色化合物数量呈下降趋势,化合物形态由连续网状向断续的细条状转变;焊缝中心生成的黑色相主要为硼化物和硅化物。另外,随着钎焊温度的升高,沿母材晶界处析出的沉淀相数量增加,母材晶粒长大,焊接接头各区域宽度都明显增加。不同钎焊温度下界面元素扩散趋势一致,都是B、Ni元素由钎料向母材扩散,Fe元素由母材向钎料溶解。但随着钎焊温度的升高,元素扩散距离增加,元素扩散趋于平缓,波动减小。保温时间决定了钎料中元素向母材的扩散程度。低温下延长保温时间,钎缝间隙明显增加;高温下延长保温时间,钎缝中心化合物数量以及钎缝间距变化不大。当保温一段时间后元素扩散达到平衡,即使再延长保温时间,元素也不再发生扩散。叠加一片钎料的钎焊接头基本没有化合物相生成,全为镍基固溶体组织;叠加两片钎料的界面反应区最宽,元素扩散距离最长;而叠加三片钎料反而易导致钎料流失和大量的钎料遗留在焊缝中心生成脆硬化合物相。在油淬和炉冷两种焊后热处理条件下,焊缝中心区的黑色化合物数量均随着保温时间的延长而减小;钎缝间距呈先减小后增大的趋势。但在油淬条件下,焊缝中心黑色相数量明显多于炉冷条件下,炉冷条件下接头的抗拉强度优于油淬条件。