Mo-Cu合金與GH4169高溫合金真空釬焊接頭微觀結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、Mo-Cu合金是一種新型的高溫合金材料，由互不相溶的Mo和Cu組成，具有高熔點、高硬度、高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、低的熱膨脹系數(shù)等特性，在電子、冶金、航空航天、核工業(yè)等諸多領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。但鉬及鉬合金的高溫抗氧化能力差，易產(chǎn)生低溫脆性，限制了其作為高溫結(jié)構(gòu)材料更加廣泛地應(yīng)用。本課題采用Ni-Cr-Si-B釬料以及Ni-Cr-Si-B非晶態(tài)釬料，真空度控制在1×10-5Torr，釬焊溫度為1100～1150℃，保溫時間為20min，實現(xiàn)了M

2、o-Cu合金與GH4169高溫合金的真空釬焊連接。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、顯微硬度計和微控電子萬能試驗機對Mo-Cu/GH4169真空釬焊接頭的微觀組織、顯微硬度、剪切強度和斷裂特征進行了研究，為Mo-Cu合金與GH4169高溫合金的釬焊連接提供了試驗基礎(chǔ)和理論依據(jù)，這對于擴大Mo-Cu合金的應(yīng)用具有重要意義。
　　實驗結(jié)果表明，Ni-Cr-Si-B釬料以及Ni-Cr-Si-B非晶態(tài)釬料均

3、能實現(xiàn)Mo-Cu合金與GH4169高溫合金的真空釬焊連接，釬料對兩側(cè)母材具有良好的潤濕性，界面結(jié)合致密，釬焊接頭中無裂紋、孔洞等缺陷。根據(jù)Mo-Cu/GH4169釬焊接頭的組織形貌特征以及擴散-凝固特點，將釬焊接頭劃分為三個特征區(qū)域:等溫凝固區(qū)(ISZ)、非等溫凝固區(qū)(ASZ)、擴散影響區(qū)(DAZ)。
　　采用Ni-Cr-Si-B釬料釬焊Mo-Cu合金與GH4169高溫合金時，Si、B等元素從釬料向母材的擴散影響了釬焊接頭的微觀結(jié)

4、構(gòu)特征。當(dāng)釬焊溫度為1100～1120℃時，釬縫區(qū)主要由γ-Ni固溶體、Ni3Si顆粒、Ni3B及CrB相等組成，Ni3Si顆粒均勻分布在γ-Ni固溶體基體上;隨著釬焊溫度升高至1150℃，釬縫區(qū)完全由γ-Ni固溶體組成。Ni-Cr-Si-B非晶態(tài)釬料釬焊接頭中的共晶組織消失，釬縫區(qū)主要由γ-Ni固溶體、Ni3Si和少量的Ni3B相組成。
　　采用Ni-Cr-Si-B釬料進行釬焊連接時，釬縫區(qū)的形成過程可分為等溫凝固和非等溫凝固階

5、段，B元素的擴散是影響液相釬料凝固結(jié)晶的關(guān)鍵因素。在等溫凝固過程生成γ-Ni固溶體;非等溫凝固階段則主要為富Si鎳基固溶體、硼化物、硅化物等的形成過程。具體可歸納為:1）剩余液相凝固形成γ-Ni(Si)固溶體，剩余液相L1富B;2）Ni-B二元共晶反應(yīng):L1→γ-Ni+N3B，剩余液相L2富Cr;3）Ni-Cr-B三元共晶反應(yīng):L2→γ-Ni+Ni3B+CrB，剩余液相L3富Si;4）Ni-Si-B三元共晶反應(yīng):L3→γ-Ni+Ni3B

6、+Ni6Si2B。
　　由顯微硬度分布曲線可知，釬焊接頭的顯微硬度要明顯高于兩側(cè)母材，在Mo-Cu合金側(cè)的DAZ出現(xiàn)顯微硬度的最大值。采用Ni-Cr-Si-B釬料，當(dāng)釬焊溫度為1120℃時，釬焊接頭的剪切強度為223MPa;剪切斷裂起始于Mo-Cu合金一側(cè)的連接界面，剪切斷口表現(xiàn)為明顯的脆性穿晶斷裂特征，存在少量的撕裂棱，斷口中出現(xiàn)二次裂紋。當(dāng)釬焊溫度升高至1150℃，接頭的剪切強度可達256MPa;剪切斷口仍然以脆性斷裂為主，但