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随着航空、船舶、电子等工业的快速发展,对高可靠性、长寿命、低成本、节能环保等设计制造环节提出了更高的要求。因此,新材料、新构件、新工艺越来越受到工业生产的重视,尤其是具有两种金属综合优势的钛/钢异种金属构件。然而二者物理、化学性能相差悬殊,用常规熔焊的方法几乎不能实现如钛/钢可靠性连接。为了获得优质的接头,目前有效的连接方法是钎焊。但钛/钢钎焊在实际生产中,有许多问题急需解决。其一,钛/钢异种金属钎焊用钎料都是含有Cd、稀土及贵金属元素的高银基钎料或金基钎料,成本高、不环保。其二,这类钎料的钛/钢异质接头易产生大量的脆性金属间化合物,导致接头残余应力大,易开裂,往往致使无法保证使用要求。本文以研制一种无Cd、低银且能够保证钛/钢异质接头力学性能要求的钎料为目标,采用45AgCuZn钎料为基体,添加Ni元素,制备了系列AgCuZnNi钎料,并对其熔化特性、微观组织、铺展润湿性、及接头力学性能进行了研究。(1)采用相图分析和线性规划相结合的方法优化了合金成分,用真空熔炼法,制备了系列AgCuZnNi钎料,并对钎料性能进行了评价。首先,利用差热分析法测定了钎料的融化特性,结果表明,随着Ni含量的增加钎料固液相温度随之线性增加。当Ni含量为3.0%-3.5%-时钎料的固液相区间最小,融化区间在778.9-806.0℃。其次,从钎料对TC4钛合金和304不锈钢润湿性实验结果分析可知,随着Ni含量的增加钎料在钛合金与不锈钢基板上的润湿性呈正态曲线分布,当Ni含量为3.0%-4.0%时钎料对母材的润湿性能良好,而且Ni含量为3.5%的钎料铺展面积达到最大。最后,通过SEM和XRD分析了钎料微观组织,结果表明,Ni元素的介入细化了钎料组织,钎料呈现出细密的树枝晶。钎料组分主要是由Ag、AgCu、AgZn、Cu3Zn、Cu5Zn8、 Cu0.81Ni0.19和Cu3.8Ni以及NiZn、Cu2NiZn化合物组成。(2)使用AgCuZnNi钎料,对Ti6A14V钛合金和0Cr18Ni9不锈钢材料进行了高频感应钎焊工艺试验。接头抗剪强度测定结果表明,钎料中Ni含量与接头剪切强度曲线呈抛物状,当Ni含量达到3.5%时剪切强度达到峰值,其值为148.2MPa。接头的XRD以及断口的SEM探查表明,Ni元素的加入缓解了钢／钛线膨胀系数差异产出的应力,接头断口裂纹较少,多呈塑性断裂。同时Ni元素的加入阻止了Ti向不锈钢一侧迁徙,避免了Ti-Fe脆性金属间化合物的产生。钎料层成分主要为NiTi、Ni4Ti3、Ti3Cu4、Ti2Cu、Cu0.81Ni0.19、Cu3.81Ni、NiZn、以及Fe3Ni2等化合物。