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銅合金與無(wú)錫不銹鋼的真空釬焊研究

時(shí)間:2019-06-13    作者:無(wú)錫不銹鋼板    瀏覽:0

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴注器通常由耐熱無(wú)錫不銹鋼、高溫合金、銅合金等材料焊接而成。噴注器在工作時(shí)需要承受液、氣介質(zhì)的高壓、高溫作用。噴注器的釬焊縫既起到強(qiáng)度連接作用,又起到密封隔離作用,因此對(duì)焊縫質(zhì)量要求很高。噴注器屬于異種材料焊接,由于銅合金、無(wú)錫不銹鋼性能差別大,且噴注器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,焊縫多,只能采用釬焊的方法進(jìn)行連接。

  實(shí)驗(yàn)用QCr0.8母材的尺寸為50mm×50mm×20mm,并在50mm×50mm面中間鉆Φ16mm的孔;1Cr18Ni9Ti母材是規(guī)格為Φ16mm×2mm的管材。

  考慮到噴注器的工作條件、零件材料化學(xué)成分及物理性能的差別,選擇采用接頭強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、塑性等綜合指標(biāo)均較好的銀基釬料。銀基釬料是一種銀或銀基固溶體組織的合金,具有優(yōu)良的工藝性能、不高的熔點(diǎn)、良好的潤(rùn)濕性和填縫能力,并且強(qiáng)度高、塑性好、耐蝕性優(yōu)良,因而得到了廣泛的應(yīng)用。常用的銀基釬料都含有銀和銅,添加銅可降低銀的熔化溫度,又不會(huì)形成脆性相。銀銅合金的組織為固溶體+共晶體。同時(shí)考慮到QCr0.8和1Cr18Ni9Ti的熱處理制度和節(jié)約成本的需要,選擇加有鋅、隔、鎳、錳等元素的多元合金釬料,加入鋅可降低銀銅合金的熔點(diǎn),加入錳能改善銀對(duì)鋼的潤(rùn)濕性,提高銀基釬料的強(qiáng)度,特別是高溫強(qiáng)度。通過對(duì)比分析,最終選擇了釬焊溫度較高的Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7釬料。該釬料的熔化溫度為725~810℃,釬焊溫度為850~910℃,對(duì)鋼和銅合金具有良好的潤(rùn)濕性,其抗剪強(qiáng)度為260MPa。銅合金與無(wú)錫不銹鋼真空釬焊之前,必須清除表面附著油污、氧化膜等,否則將會(huì)阻礙釬料在其表面上的潤(rùn)濕。為降低這種影響,同時(shí)增加釬焊料在母材表面的潤(rùn)濕性及漫流能力,實(shí)驗(yàn)采用酸洗+鍍層的方法進(jìn)行表面處理。

  通過研究確定了銅合金與無(wú)錫不銹鋼(QCr0.8與1Cr18Ni9Ti)的最佳釬焊溫度、保溫時(shí)間等工藝參數(shù)(加熱溫度895~920℃,保溫時(shí)間10~15min)。獲得了內(nèi)外部質(zhì)量、密封性能優(yōu)良的接頭。從接頭微觀組織上看,銅合金與無(wú)錫不銹鋼母材均與Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7釬料發(fā)生了良好的化學(xué)反應(yīng),形成了一個(gè)完整的統(tǒng)一體,釬縫結(jié)合緊密,釬縫內(nèi)未見其它缺陷,因而大大提高了銅合金與無(wú)錫不銹鋼噴注器結(jié)構(gòu)真空釬焊接頭的性能。