谈铬青铜与双相不锈钢异种材料电子束熔钎焊VIP专享VIP免费

第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共9页铬青铜与双相不锈钢异种材料电子束熔钎焊2007-03-3007:24:49作者：jql来源：浏览次数：70文字大小：【大】【中】【小】摘要对QCr0.8与1Cr21Ni5Ti偏铜电子束焊接接头的组织和力学性能进行了研究。研究结果表明，随电子束距对接中线铜侧偏移值的增加，QCr0.8／1Cr21Ni5Ti对接接头焊缝组织及成分逐渐均匀化，接头熔接状态得到改善；铜侧偏移值达0.8-1.0mm时，形成焊缝组织成分均匀化的熔钎接头，其拉伸强度可达330Mpa左右，已可满足实际使用要求。关键词：异种材料；电子束；熔钎焊0序言目前新一代航天发动机中大量采用新材料及异种材料的连接结构，以充分发挥材料各自的性能优势及结构的特殊用途，从而保证发动机的整体性能。双相不锈钢具有优异的力学性能及耐全腐蚀性能，特别是具有良好的抗应力腐蚀能力，因此已广泛应用于石油、化工、原子能工程及航空航天发动机制造等领域[1]。而铬青铜是一种耐蚀性较好、热导率较高的材料，其中微量元素Cr的加入起到了细化晶粒、进一步提高强度的双重作用[2]。铬青铜与双相不锈钢异种材料的有效组合同时满足了发动机推力室冷却及高强要求，从而涉及到铜—钢异种材料的焊接。针对电子束焊接具有能量密度高、加热速度快、焊接热影响区及变形小、参数稳定再现性好、易于控制及适于焊接难熔及异种金属等一系列的优点[3-5]，本文对QCr0.8与1Cr21Ni5Ti进行了电子束焊接的试验研究,并对不同偏铜距离下束焊接而形成接头的显微组织状态及其力学性能进行了分析,其结果可为合理的制定QCr0.8与1Cr21Ni5Ti焊接工艺,获得其优质连接提供理论和实验依据。1试验材料及方法试验用铬青铜及双相不锈钢的化学成分及力学性能见表1。第2页共9页第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页试验用焊接设备为法国TECHMETA公司生产的MEDARD43型真空电子束焊机，焊机最大加速电压60KV，最大功率6kw,本实验所使用的阴极直径为Ф2.0。如图1所示，将清理好的铬青铜与双相不锈钢试件底面平齐沿长边对接放入焊机真空室工作台上的自制夹具中紧贴压靠，注意使其对接缝间隙最大不得超过0.25mm。然后在真空度为5.4×10-4mbr,加速电压HV＝60KV，电子束束流Ib＝45mA,焊接速度v=1m/min,表面聚焦状态下，改变电子束相对于对接接头中线向铬青铜侧的偏移值进行施焊。第3页共9页第2页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共9页图1电子束焊对接接头示意图采用日本进口的PMG3OLYMPOS光学显微镜对焊后试样接头区进行显微组织分析。并在INSTRONMODEL1186电子万能试验机上进行接头拉伸试验。2试验结果与分析2.1接头组织状态QCr0.8与1Cr21Ni5Ti两种材料的熔点、热导率等热物理性能存在显著差异。通常纯Cu的热导率比纯Fe要大6～10倍，因此Cu侧的传热比Fe要快得多。这样，在偏铜值为0mm（即对中焊）时电子束作用于QCr0.8与1Cr21Ni5Ti对接接头母材两侧热量的分布极不均匀，这种相对于对接接头中线非对称温度场的形成将导致两侧母材熔化不均，1Cr21Ni5Ti的熔化量要大于QCr0.8，这对形成可靠熔焊接头不利。同时，考虑到在高能电子束作用下QCr0.8侧Cu元素烧损严重。为此，我们采用如图1所示的不等厚偏铜侧下束的接头形式以使焊缝两侧母材的热输入达到平衡，同时弥补了Cu烧损而引起的下塌焊缝形状。由图2（a）可见，偏铜值为0mm接头两侧母材均发生熔化，其焊缝组织宏观极不均匀，左上部的浅色组织区与中部及右上部的深色组织区有明显的分界线，结合Fe-Cu二元相图我们推断焊缝中部及近不锈钢侧的深色组织为α+ε相铸态混合组织；焊缝左上部近QCr0.8侧的浅色组织为Fe在Cu中的固溶体Cu(ss.Fe)，内含少量离散分布的α+ε相；此外，焊缝中α+ε两相组织的体积含量要大于Cu(ss.Fe)相，说明在电子束对第4页共9页第3页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共9页中焊接头中线两侧形成了非对称分布的温度场，从而导致两侧母材熔化不均。这种宏观组织和成分不均匀焊缝的形成缘于异种材料物理化学性能差异及电子束高...