Mo-Cu-GH4169填絲TIG焊接頭組織性能及裂紋研究.pdf

1、Mo-Cu合金是一種由不能固溶的Mo和Cu機(jī)械混合組成的新型材料，具有強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好以及線性膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，在電子封裝、真空電觸頭、航空航天及軍工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但高溫抗氧化能力不足使得其在高溫下的應(yīng)用受到限制。GH4169是應(yīng)用較廣泛的高溫合金之一，若將Mo-Cu合金與GH4169高溫合金連接構(gòu)成復(fù)合構(gòu)件，可以充分發(fā)揮Mo-Cu高導(dǎo)電導(dǎo)熱、低線性膨脹系數(shù)以及GH4169耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)Mo-Cu合金易高溫氧

2、化的不足。
　　本文以Cr25-Ni13不銹鋼焊絲作為填充材料，采用填絲TIG方法焊接Mo-Cu合金與GH4169高溫合金，獲得成形良好的Mo-Cu/GH4169接頭。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、顯微硬度計(jì)等對(duì)接頭的顯微組織特征、顯微硬度分布、元素?cái)U(kuò)散、物相組成以及裂紋形態(tài)等進(jìn)行了研究。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，Mo-Cu側(cè)熱影響區(qū)及熔合區(qū)的顯微硬度明顯高于兩側(cè)的焊縫金屬以及Mo-Cu合金母材，而且熱輸入越大時(shí)，M

3、o-Cu側(cè)熱影響區(qū)的顯微硬度值越高。焊縫及GH4169側(cè)接頭的顯微硬度分布整體上變化不大，GH4169側(cè)熱影響區(qū)及熔合區(qū)的顯微硬度略低于母材以及焊縫金屬。
　　焊縫由奧氏體與鐵素體兩相組成，其相組分及形態(tài)受元素含量及成分過(guò)冷等因素影響。焊縫中心區(qū)鐵素體相呈島狀均勻分布于奧氏體等軸晶基體上;緊鄰Mo-Cu側(cè)熔合區(qū)的焊縫，鐵素體含量明顯多于焊縫中心，呈板條狀，奧氏體呈條帶狀;緊鄰GH4169側(cè)熔合區(qū)的焊縫，鐵素體含量少于焊縫中心，呈針

4、狀，奧氏體呈胞狀;焊縫中心與緊鄰兩側(cè)熔合區(qū)之間區(qū)域的焊縫，鐵素體呈骨架狀，奧氏體為胞狀樹(shù)枝晶。
　　GH4169側(cè)熱影響區(qū)中的γ晶粒發(fā)生了明顯長(zhǎng)大，晶界變得平直;GH4169側(cè)熔合區(qū)為寬度約100μm，組織仍保留了γ基體晶粒，熔合區(qū)附近存在較多沿晶界及軋制線方向分布的短棒狀組織。
　　由于Mo-Cu合金具有的骨架結(jié)構(gòu)，焊接過(guò)程中，焊縫金屬滲入到Mo-Cu合金骨架間隙中，并與骨架中的Mo發(fā)生反應(yīng)，形成了組織特征明顯異于焊縫及母

5、材的Mo-Cu側(cè)熱影響區(qū)，主要組織為Mo基固溶體、(α-Fe)固熔體、以及μ相(Mo6Fe7)等Mo-Fe金屬間化合物。由于Cu在焊接條件下很難與焊縫金屬發(fā)生反應(yīng)，因而Mo-Cu側(cè)熱影響區(qū)中原有的Cu相熔化后向著母材方向流動(dòng)，并形成了Cu相聚集帶。Mo-Cu側(cè)熔合區(qū)為焊接熔池邊緣Mo元素含量較高的焊縫金屬凝固后的組織?？拷鼰嵊绊憛^(qū)一側(cè)組織為μ相(Mo6Fe7)平面晶，靠近焊縫一側(cè)生成了(α-Fe)與Mo-Fe金屬間化合物相間分布的混合組