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

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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。
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