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行业技术|铜合金与不锈钢的真空钎焊研究
作者:博一建材  2016-05-19  浏览:111
博一建材讯:液体火箭发动机的喷注器通常由耐热不锈钢、高温合金、铜合金等材料焊接而成。喷注器在工作时需要承受液、气介质的高压、高温作用。喷注器的钎焊缝既起到强度连接作用,又起到密封隔离作用,因此对焊缝质量要求很高。喷注器属于异种材料焊接,由于铜合金、不锈钢性能差别大,且喷注器的结构复杂,焊缝多,只能采用钎焊的方法进行连接。

实验用QCr0.8母材的尺寸为50mm×50mm×20mm,并在50mm×50mm面中间钻Φ16mm的孔;1Cr18Ni9Ti母材是规格为Φ16mm×2mm的管材

考虑到喷注器的工作条件、零件材料化学成分及物理性能的差别,选择采用接头强度、导热性、塑性等综合指标均较好的银基钎料。银基钎料是一种银或银基固溶体组织的合金,具有优良的工艺性能、不高的熔点、良好的润湿性和填缝能力,并且强度高、塑性好、耐蚀性优良,因而得到了广泛的应用。常用的银基钎料都含有银和铜,添加铜可降低银的熔化温度,又不会形成脆性相。银铜合金的组织为固溶体+共晶体。同时考虑到QCr0.8和1Cr18Ni9Ti的热处理制度和节约成本的需要,选择加有锌、隔、镍、锰等元素的多元合金钎料,加入锌可降低银铜合金的熔点,加入锰能改善银对钢的润湿性,提高银基钎料的强度,特别是高温强度。通过对比分析,最终选择了钎焊温度较高的Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7钎料。该钎料的熔化温度为725~810℃,钎焊温度为850~910℃,对钢和铜合金具有良好的润湿性,其抗剪强度为260MPa。铜合金与不锈钢真空钎焊之前,必须清除表面附着油污、氧化膜等,否则将会阻碍钎料在其表面上的润湿。为降低这种影响,同时增加钎焊料在母材表面的润湿性及漫流能力,实验采用酸洗+镀层的方法进行表面处理。

通过研究确定了铜合金与不锈钢(QCr0.8与1Cr18Ni9Ti)的最佳钎焊温度、保温时间等工艺参数(加热温度895~920℃,保温时间10~15min)。获得了内外部质量、密封性能优良的接头。从接头微观组织上看,铜合金与不锈钢母材均与Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7钎料发生了良好的化学反应,形成了一个完整的统一体,钎缝结合紧密,钎缝内未见其它缺陷,因而大大提高了铜合金与不锈钢喷注器结构真空钎焊接头的性能。(榕霖)

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