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钎缝间隙对焊接头影响

2018-07-09

钎缝间隙对钎焊接头性能的影响给出了各种试样的拉伸性能值。由结果可以看出钎缝间隙增大,接头的强度会降低。不同钎缝间隙的钎焊接头拉伸性能钎缝间隙/Lm抗拉强度/MPa\300289[1504512.2钎缝间隙对钎焊接头组织的影响为钎缝尺寸大于300Lm时钎焊接头的组织。可以看出,a)所示焊缝中央略靠近Ti3A-lNb合金基体处生成了约为150Lm宽的带状组织,b)为带状组织。对带状组织进行能谱分析(EDX)说明,b)中A处锆含量明显高于钎料中除钛以外的其余元素,此处锆含量较高表明锆与钎料中的钛形成了连续固溶体。又由于钎焊时钎缝间隙过大,两端的基体成分在保温时间内无法扩散到此处,同样钎料也来不及扩散均匀,故形成了共晶组织。
在上述共晶组织的间隙中,还存在有间隙相,即b)中B处镍、铜的含量相对较高,生成了铜镍化合物。由于N-iCu化合物呈脆性,发生断裂时裂纹将在Zr、Ni、Cu共晶组织之间沿脆性的N-iCu化合物扩展,c)中可见沿N-iCu化合物的显微裂纹。
a)焊缝b)带状组织c)显微裂纹纤缝尺寸大于300Lm钎焊接头组织为宽焊缝的电子探针线分析结果。从2中可以看出,Ni、Cu的分布趋势基本吻合,证明焊缝中形成了富Ni、Cu化合物。如a)所示,Al、Nb的分布曲线右端平滑,表明Ti3A-lNb基体中Al、Nb元素并未扩散到此处。而在TC4合金基体处情况则有所不同,如b)所示,此处Zr、Ni、Cu的分布曲线形状大致相同,并且在中间部分有较明显的起伏,说明钎料中Zr、Ni、Cu在此处扩散较为均匀,观察V的分布曲线可知TC4中V已经向焊缝区域有一定的扩散。
对比a)和b)不难看出,在靠近Ti3A-lNb合金基体边界处各元素的扩散程度不明显,这就导致在焊缝中央靠近Ti3A-lNb合金基体处生成带状共晶组织。由于该组织及组织中脆性相的存在而导致的焊缝组织成分不均匀,必将极大地损害钎焊接[/url]头的力学性能。
为窄焊缝接头的显微组织及各元素的分布情况。在此钎焊接头中,可以明显地看到粗大的魏氏体组织,且TC4合金基体处晶粒有一定的a)Ti3A-lNb合金基体边界b)TC4合金基体边界宽焊缝接头组织及元素分布粗化,如b)所示。靠近TC4基体处的魏氏体组织中,在指向焊缝中心的粗大A长条的间隔内,生成了众多近似平行于焊缝,或与焊缝成小角度、平直并列分布的A条,称其为A丛。在a)中,可以看到焊缝中间粗大魏氏体组织前端,还生成了一些细小的针状二次A相。
a)Ti3A-lNb合金基体边界b)TC4合金基体边界窄焊缝接头组织及元素分布从中可以看出,钎料中的各种元素在靠近TC4合金母材的焊缝熔合区中扩散比较均匀,其中Ni、Cu元素在此处有较多的扩散,分布曲线的波峰较窄且分散,说明N-iCu化合物分布也比较均匀。Ti3A-lNb合金基体处的元素分布见3a),可以看出基体中Nb向焊缝边界处有一定的扩散。
结论(1)不同钎缝间隙对钎焊接头的组织和力学性能影响很大,当钎缝间隙增大时,接头的强度会降低。(2)当钎缝间隙大于300Lm时,焊缝中出现了共晶组织和脆性化合物等不良组织,并伴有松孔等冶金缺陷发生,这些都极大地影响接头的强度。