PDF《Ag95CuNiLi 钎料钎焊钛合金与不锈钢异种 金属的性能分析》

钛合金是为核动力专 用装置特制的 T42NG 钛合金, 组织为 α +β 型( 含10 % 的β 相) ,化学成分见表

2 . 第25 卷第1期2004年2月焊接学报 TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUT ION Vol .

25 No .

1 February2004 表2T42NG 钛合金化学成分( 质量分数, %) Table

2 Chemical compositions of T42NG titanium alloy 合金牌号 化学成分 Ti Al V T42NG 基4. 0~ 5.

0 1. 8~ 2.

5 2.

2 试验方法 采用差热分析法( DTA) 测定钎料的固相线和 液相线温度 ;

参照国家标准 GB

8619 -88 《钎缝强 度试验方法》和GB

11364 -89《钎料铺展性和填缝 性试验方法》进行钎缝强度以及钎料的铺展性和填 缝性试验 ,其中进行填缝性试验时钛合金作为底板 , 不锈钢作为立板 . 搭接试样的制备采用母材尺寸为

18 mm *

15 mm *2 mm ,经240 号水磨砂打磨, 钎料和打磨 后的母材用汽油清洗 、 超声波热水清洗、丙酮清洗 , 吹干后放入无水乙醇中静置

2 h 以上 , 最后吹干 . 使用片状钎料置于钛合金与不锈钢之间, 加20 g 载 荷于顶板上 ,在真空钎焊炉中制备搭接试件.在金 相显微镜下观察搭接试样横断面钎料/母材扩散层 、 钎缝缺陷 、 钎缝组织等;

在扫描电镜下观察钎缝的形 貌;

在扫描电镜下用 X 射线能谱仪分析特征微区的 成分 ;

用显微硬度计测定钎缝各微区的显微硬度.

3 结果与讨论 3.

1 钎料的熔化特性 在保护气氛下对多批钎料进行了热分析 .表3列出了钎料的平均固相线温度和液相线温度 . 表3钎料熔化温度(℃) Table

3 Melt temperature of brazing filler metal 固相线 液相线 809.

7 918.

3 从钎料的熔化特点来看 , 钎焊温度可以选择在 低于 T42NG 钛合金的相变温度以下( 钛合金 α 至β的相变温度大约为

970 ℃ ) ;

同时钎料的熔化区间较 大,这与合金相图一致,钎料较大的固相线和液相线 温差 ,将给钎焊接头的制备带来一定的困难, 容易引 起熔析等现象发生. 3.

2 钎料对母材的润湿 、 铺展性 在960 ℃ 钎焊温度下 ,分别在钛合金、 不锈钢两 种材料上对钎料进行了铺展试验 ,图1为同一温度 下在不同母材上的钎料铺展试验结果, 图2为不同 温度下钎料在钛合金上的铺展试验结果( 铺展试验 钎料用量都为

0 .

2 g) .从形成的铺展样品来看, 钎 料对钛合金的润湿能力很强, 在920 ~

960 ℃范围 内 ,随着温度的升高,铺展面积增大, 润湿能力增强;

钎料对不锈钢的润湿性较差[ 6] . 图1钎料对两种母材的铺展(

960 ℃,

1 min ) Fig.

1 Test result of spreadability of filler metal over stainless steel and Ti alloy (

960 ℃,

1 min ) 3.

3 钎料的填缝能力 在960 ℃温度下 ,按国家标准 GB

8619 -88 对 钎料进行了填缝能力试验.试验中, 分别用钛合金、 不锈钢作试样的底板和立板.从试验结果来看, 钎 料填满了整个间隙, 漫流距离大于

100 mm ,并形成 了半圆形的钎角.这是由于钎料对钛合金润湿能力 很强,同时在填缝过程中, Ti 部分溶解在钎料中 ,增 加了钎料对不锈钢的润湿性 ,从而使钎料流布整个 间隙,并形成了半圆形的钎角. 3.

4 钎缝强度 表4列出了钎料的抗拉强度 、钎缝的抗拉强度 和剪切强度 . 表4钎料及钎缝强度 Table

4 Strength of filler metal and brazing seam 钎料抗拉强度 σ bf/ MPa 钎缝抗拉强度 σ bi / MPa 钎缝剪切强度 τ / MPa