Al_2O_3弥散强化铜与CuCrZr合金的真空钎焊及热处理一体化工艺研究

作者:邹坤;王海龙;骆晓萌;杨青松 刊名:热加工工艺 上传者:张丽

【摘要】采用Ag-Cu-Ti钎料对Al_2O_3弥散强化铜与CuCrZr合金进行真空钎焊,研究了钎焊温度和保温时间对钎焊接头组织和性能的影响,分析了经真空钎焊后直接淬火+时效处理对母材CuCrZr合金及接头性能的影响。结果表明,钎焊温度过低或保温时间过短,钎料与母材相互冶金作用较弱,接头性能较差;钎焊温度过高或保温时间过长,钎料向弥散铜中毛细渗入严重,焊缝中出现孔洞,接头强度也下降。经过随后的时效处理可以部分恢复母材CuCrZr合金的性能。

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前人ll]对Alp3弥散强化铜与TZ铜的真空钎焊研究过,但毕竟纯铜的强度和耐磨性较差,所以在某些对强度和耐磨性要求较高的应用场合下,可考虑使用具有较高强度和耐磨性的合金铜与Al刃3弥散强化铜进行真空钎焊。CuCrZr合金为时效硬化型合金,它的价格适中,并且其强度和耐磨性均优于纯铜。因而在某些电极材料的产品开发上,对于高温强度、导电导热性能要求较高的工作部位材料采用A12O3弥散强化铜,对于非关键工作部位采用Cu-CrZr合金代替,既可以降低成本,又可使材料在高温下具有良好的使用性能。所以有必要对A120,弥散强化铜与CuC忆r合金的连接问题进行研究。铜和铜合金的钎焊是铜和铜合金连接的一种高效而实用的方法l2],由于CuCrZr合金是时效硬化型合金,所以A12O3弥散强化铜与CuCrZr合金的钎焊工艺还要与CuCrZr合金的固溶及时效处理工艺相适应。使得钎焊及热处理后,不仅接头有较高的性能,而且CuCrZr合金也能达到较高的性能。近年来,随着真空加热设备的进一步发展,真空钎焊与真空热处理一体化工艺已逐步成为一种经济实用的工艺l3]。采用该种工艺不仅可以提高生产效率,而且可进一步降低生产成本。鉴于此,本文较为系统的研究了A12O3弥散强化铜与CuCrzr合金的真空钎焊及热处理一体化工艺。1实验材料与方法实验用母材分别为Al必3弥散强化铜(含A12031.13%)与CuCrZr(含Cr().65%、Z用.15%)合金,将其加工成尺寸为咖O~x30~的棒状试样。前人[1]研究表明:弥散强化铜中由于存在A1203颗粒,常用的铜基和银基钎料难以在其界面润湿,所得的接头性能不理想。加人活性元素Ti的Ag一Cu一Ti钎料,广泛应用于复合材料、陶瓷材料的钎焊叫。活性元素Ti容易与多种元素发生化学反应,形成复杂的金属间化合物。因此选择Ag一Cu一Ti作为钎料进行实验(本实验选3片厚度为0.1~的钎料叠加作为钎料)。Ag一Cu一Ti钎料的化学成分(质量分数,%)为:73.10Ag、24.97Cu、l.93Ti,其熔点由DTA测定为789一799。钎焊前分别用W40砂纸和W28砂纸打磨钎焊试样及钎料表面,除去氧化膜,再浸泡在丙酮溶液中smin以清除油污使表面洁净。钎焊设备为WZS一20真空烧结炉,真空度在sxlo一Pa左右。本实验采用对接接头,并使用专用夹具进行装配定位。真空钎焊后直接淬火,最后进行时效处理。其具体工艺为:钎焊温度为800一860,升温速率控制在10/min,为使母材受热均匀,在升温到750时保温巧min,达到钎焊温度后保温3一30min,然后炉冷至接近钎料固相线以下温度(750),保温10min后淬火。用CMT5205电子万能试验机对钎焊接头做抗拉强度试验;用ZEISS4xl型金相分析仪和JSM一6480型扫描电镜(能谱仪)对钎焊接头进行组织和成分分析。最后将焊好的试样置于箱式电阻炉中加热至480保温3h时效,分析母材CuCrZr合金性能的恢复情况。2实验结果与分析2.1钎焊温度对钎缝组织和性能的影响不同钎焊温度下保温smin所得接头的抗拉强度如表1所示。当钎焊温度低于815时,随着温度升高,其抗拉强度有所提高;当钎焊温度高于8巧时,随着温度升高,抗拉强度则明显下降。当钎焊温度为815时,接头强度最高,拉伸试样断于母材;其它钎焊温度下,断口均断于焊缝。表1不同钎焊温度下钎焊接头的抗拉强度Tab.1Te璐加strenglbofbrazedjointunder山月飞renibr画ngtem衅rature钎焊温度T/800815830845860抗拉强度几/

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