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1、毕业论文：非晶BNi-2镍基钎料钎焊不锈钢工艺和接头组织研究毕业论文：非晶BNi-2镍基钎料钎焊不锈钢工艺和接头组织研究毕业论文：非晶BNi-2镍基钎料钎焊不锈钢工艺和接头组织研究:2013-3-3 9:57:07毕业设计（论文）题 目非晶BNi-2镍基钎料钎焊不锈钢工艺和接头组织研究提示：本文原版含图表word版全文下载地址附后（正式会员会看到下载地址）。这里只复制粘贴部分内容或目录（下面显示的字数不代表全文字数）,有任何不清楚的烦请咨询本站客服。摘要为了研究非晶BNi-2镍基钎料钎焊不锈钢的工艺以及不同工艺下钎焊接头的力学性能和微观组织，用非晶BNi-2镍基钎料在不同的温度和不同的保温时间
2、下钎焊不锈钢1Cr18Ni9Ti，母材大小为40mm35mm1.5mm，接头采用搭接形式，搭接量为5mm，实验在真空炉中进行。实验后对试样进行了钎焊接头的力学性能的测定和焊缝区元素分布及显微组织观察与分析。研究表明：钎焊温度和保温时间时决定钎焊接头质量的关键因素，在一定的钎焊温度下，存在一个保温时间使钎焊接头的抗剪强度达到最高，并且在一定的保温时间下，存在一个钎焊温度使钎焊接头的抗剪强度达到最高，实验表明在1050下保温5min能够获得最佳的接头组织。BNi- 2 钎料钎焊试样接头形式的钎缝组织由两部分构成:一部分是靠近母材与钎缝界面与之平行的固溶体组织另一部分是位居中部的化合物相组织。关键词
3、：非晶镍基钎料、钎焊、不锈钢、抗剪强度、显微组织 ABSTRACTIn order to study the amorphous BNi-2 nickel-based brazing filler metal welding of stainless steel process and brazed joints under different process of mechanical properies and microstructure. Stainless steel 1Cr18Ni9Ti were brazed at different temperature and holdin
4、g time. Brazing was carried out in vacuum by using nickel-based amorphous fillers BNi-2. The size of the base metal of 40章 概 论1.1课题的背景及意义利用快速凝固技术制成的非晶态合金钎料, 近年来日益受到人们的重视它具有制备技术简单、成分均匀、杂质含量少和使用方便等优点, 发展前景十分广阔。镍基合金钎料是一种高温钎料,具有优良的焊接冶金及钎焊工艺性能,与大多数铁基合金一样具有满意的相容性,已被广泛应用于钎焊普通合金钢、不锈钢和高温合金等材料。利用快速凝固技术来制备非晶态合
5、金钎料因其具有很大的过冷度和固液界面推进速度，扩大了固溶极限抑制平衡相的形成使钎料化学成分均匀，偏析显著减少。而且由于非晶型钎料的熔化温度范围极窄、熔化时间极短，因而具有良好的瞬间流动性能充分发挥毛细吸附功能，从而可获得致密的高强度接头1。不锈钢不仅具有优良的耐蚀性能力学性能和加工性能，而且其工作温度范围大。使其适宜于制造耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温等性能要求较高的零件和设备。在钎焊过程中钎缝与母材发生相互扩散作用,使钎缝成分不同于钎料,从而改变钎逢性能。在适当的钎焊工艺下,钎缝为固溶体组织如果钎焊工艺不合适,钎缝中则出现低熔点共晶体和金属间化合物。显然,固溶体组织的钎缝具有高的强度和塑性,
6、而脆性化合物相肯定会降低钎焊接头的力学性能。此外在钎缝组织保持不变的情况下,钎焊间隙改变将导致钎缝所受的力学拘束及三轴应力状态变化,对接头强度等性能也产生一定的影响。因此，研究不同的钎焊工艺（包括钎焊温度、保温时间、钎焊间隙和钎焊压力）对钎焊接头组织和性能的影响具有重要意义。1.2本课题及相关领域的国内外现状和发展镍基系列钎料钎焊接头强度高、抗氧化、耐腐蚀，尤其是具有优异的高温性能，特别适用于不锈钢高温合金的钎焊在航空航天领域应用十分广泛4。不锈钢是工业上使用最多的材料之一，用镍基钎料对其钎焊钎缝中形成的化合物相对钎缝性能有很大的影响。从70年代快凝急冷技术问世以来,非晶态钎料的研制也随之发展
7、起来。美国WallCol2monoy公司(镍基钎料的发明者和最早的推广者)生产的非晶态钎料箔的厚度仅有0.040.03mm,最大宽度可达1m,长度可达数百米8(但宽度愈大制造上的困难也就愈多)。目前,国内外对镍基非晶态钎料的研制已比较成熟,亦逐步商品化。镍基非晶态钎料有两个主要的特性。其一,可得到满意的钎料的形状。而镍基晶态钎料,加工特别难,大多以粉末状供应。这种粉末状钎料在实际应用时,要用粘合剂凝结,加工成所需要的形状。因为这种粘合剂在钎焊时也要熔化和凝固,所以容易在钎缝中造成气孔,难于得到精密的钎缝。非晶态钎料是通过金属液体急速冷却而得到的,是100%的金属,不会产生空隙,熔融的金属几乎不
8、收缩,由于钎料自身的精度和强度高,故钎焊后结构的精度也相当高。其二,钎料的成分均匀。而晶态钎料,其组织不是单一相,当钎焊温度缓慢上升时,易导致低熔点组分与高熔点组分相分离,结果引起成分偏析,使钎缝的力学性能和化学性质恶化。非晶态钎料,是用急冷凝固而产生的钎料,组织均匀,不易引起成分偏析,钎缝质量稳定,接头强度波动小。又因其薄,而使钎缝窄,钎料中的合金元素向母材扩散能够顺利进行,钎缝中不形成脆性相,故可有效地消除钎缝的脆性。原西德Aachen大学的E.Lugscheider用BNi - 2、BNi - 5、BNi - 7钎料钎焊AISI304不锈钢的试验结果指出:一定的钎料,在一定的钎焊温度下,
9、钎焊间隙不得大于某个一定的数值,即他所谓的“临界钎焊间隙”(Critical Brazing Clearance,简写CBC)8。在某一温度下,如钎焊间隙小于CBC,钎缝内不出现脆性相如大于CBC,钎缝内将出现脆性相。一定的钎料,在不同的温度下,将有不同的CBC值。试验结果表明,BNi-2(Ni- Cr - Si - B)钎料在1070时,有一个CBC的最大值BNi - 5(Ni-Cr-Si)钎料在10501210范围内,钎焊温度对CBC值有着强烈的影响BNi- 7(Ni-Cr-P)钎料在整个所试验的温度范围内均只有一个很低的CBC值,即此种钎料在上述温度范围内均要求一个很小的钎焊间隙,否则,
10、钎缝内极易出现脆性相。英国原子能委员会的RJohnson.提出了一个“温度时间间隙”平衡图的概念8。他根据原子能工业中热交换器的结构工艺特点,采用9Cr/ Mo管材和BNi-2、BNi-3、BNi-4及Ni-Cr-B等镍基钎料,在真空炉中于10501300范围内的不同钎焊温度、不同钎焊持续时间、不同钎焊间隙的条件下,真空钎焊了许多试样,然后进行钎焊接头的力学性能测试和钎缝的金相分析,根据脆性相的情况,得出一幅“温度时间间隙”平衡图。如将预定的钎焊规范参数与此图对照,即可知所得钎缝内是否出现脆性相。此外,原西德Dortmund大学HDSteffens. 等提出了一个减少Ni-Cr-Si钎料钎缝内
11、脆性相的办法,即当加热到钎焊温度时,可用一个不大的机械力给钎焊接头加压并保持一段不长的时间。由此所得的钎焊接头具有足够高的强度并只发现钎缝内有数量很少的脆性相。镍基非晶态钎料应用的实例,如航空机用涡轮发动机(JT8D)的定子环的钎焊9。这种环的直径大约是68cm,周围附有100根金属棒,是采用真空钎焊方法钎焊的。使用的非晶态钎料和以前生产的AMS4776成分相当,但和以前的钎焊比较强度增加了60%。镍基非晶态钎料在航空发动机钎焊的其它实例是蜂窝状结构的钎焊。以前使用聚合物将粉末状钎料做成片状钎料,由于结构要求的精度高,粉末聚合物片状钎料提高精度是非常困难的,结果扩大了钎缝。可是,由于使用了镍基
12、非晶态钎焊箔,则使得结构的精度和强度大大提高了。国内研制的BNi-2镍基钎料的箔带厚度也可达到0.050.03mm 。据称用该种钎料钎焊的高空大气层取样器的“心脏”部件导流窗、波纹管器件和气动超高真空插板阀及能谱仪的工作室等超高真空组件 ,在真空和氩气保护下的钎焊接头均获得较高的强度,具有耐高温、耐低温和高真空气密性等性能。喷气式飞机的一些零件多在高温下长时间工作，如涡轮工作温度约为650-1190，其使用寿命，短者50小时，长者2000小时。有时，某些零件提前出现裂纹而不能继续使用。为了使这些零件不致报废，采用镍基钎料进行钎焊修补，再用镍基合金涂层防护高温表面。这样修理好的零件，其寿命等于、
13、甚至高于新制零件。而修理费用却大大低于新制零件。现在，大多数用雾化法制取镍基粉末。国外多采用氩气或氮气雾化，并在氩气或氮气中冷却的工艺。制取的粉末氧含量为100-500ppm，成球率高，但设备投资大，适合单一品种，间歇式批量生产，国内成产镍基钎料粉末采用氮气雾化2，在氮气中冷却和氮气雾化，在水中冷却工艺。国内也有采用高压水雾化工艺的，含氧量在1000ppm以上。氮气雾化，水中冷却和高压水雾化两种工艺2，适于生产含硼镍基钎料粉末。钎料中含有硼，因硼易氧化而在粉末颗粒表面生成氧化硼。但由于其溶解于水，所以在收集粉末时，表面氧化硼可随水流走。真空钎焊技术因为其自身的优越性，不仅在许多尖端部门广泛使用
14、，而且近年来，随着科技的发展，在民用工业中的应用也越来越广泛。随着家电工业、电子工业、汽车工业的高速发展，钎焊技术应用越来越广。因此国内外对不锈钢真空钎焊技术的研究正在不断深入。1.3不锈钢真空钎焊的原理钎焊是一种金属热连接方法。真空钎焊是指在真空的保护气氛下，将温度升至钎料熔化温度，利用液相钎料的凝固以及和母材之间的扩散来实现金属间的连接，钎焊的显著特点是钎焊温度低于母材的熔化温度，与其它的连接方法相比，对母材影响小，不会出现热影响区。钎焊时，钎料对母材的润湿、铺展和流动过程对钎焊质量起着非常重要的作用。钎料不润湿母材，就无法实现钎焊；钎料不在母材上铺展、流动和填缝，就不可能形成良好的钎焊接头。在不锈钢表面总存在一薄层氧化膜，是熔化钎料润湿母材的主要障碍。因此其氧化膜的去除对钎焊质量有重要影响。氧化膜的分解不锈钢氧化膜中
