随着海上贸易的蓬勃发展,船舶的制造业逐渐面向大型化发展。为了适应船舶业大型化发展需求,亟需提高造船效率。国内外企业广泛应用高效的大线能量焊接方法,以提高焊接施工效率和降低成本,而市场所需的大线能量焊接专用焊剂几乎全部从日本进口,因此适合大线能量焊接的焊剂亟需国产化。硅锰型焊剂以优异的焊接工艺性能被广泛应用于大线能量焊接中,然而硅锰型焊剂在埋弧焊过程中供氧量较大会降低焊接接头的低温冲击韧性。本课题通过向硅锰型焊剂中添加CaF2降低焊剂向焊缝金属的供氧量,提高焊缝的性能。研究不同CaF2含量对焊剂微观结构和物理性能的影响,从而获得焊剂成分、结构和性能之间关系。本文设计了CaF2-SiO2-MnO系熔炼焊剂并采用XRD、SEM-EDS分析物相组成。通过Raman光谱和XPS研究熔融焊剂微观结构。以半球法、阿基米德法和旋转柱体法探究CaF2含量对焊剂熔化温度、高温密度和黏度的影响规律,分析黏度和微观结构的关系。本文主要研究结果如下:当CaF2-SiO2-MnO系熔炼焊剂中CaF2含量在0～20%时,所得焊剂为非晶态结构,当CaF2含量在30～50%时,该体系焊剂中有枝晶状CaF2晶体析出并长大。正是因为晶体的析出,原本无序的熔体结构中出现有序的晶体结构,使焊剂的临界转折温度Tbr发生改变。CaF2中F-离子能够通过影响Si-O-Si连接结构来对Q3结构进行解聚,MnO中的O2·离子也具有解聚作用,随着CaF2含量的增多,MnO含量有所减少,所以在CaF2在熔体中达到饱和后以晶体的形式析出,O2-离子的解聚作用减弱。因此随着CaF2含量的增加,Q3/Q2比值呈现先减小后小幅度增大的趋势,表示焊剂熔体网络结构分解为简单的结构单元,焊剂熔体的聚合度降低,宏观体现为焊剂的黏度先下降后上升。通过黏度数据进行Arrhenius公式进行拟合可得,表征熔体内部离子基团运动阻力的活化能的变化与黏度变化趋势一致。随着CaF2含量的增加,焊剂熔体的熔化温度以及高温密度逐渐减小,不同于密度理论计算的线性下降,实际试验得出其高温密度与其微观结构的聚合度有关。