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YG8/42CrMo真空复合焊接工艺及性能研究

作　者: 苗春雨
导　师: 孙万昌
学　校: 西安科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: YG8 42CrMo 电镀 Ni中间层真空复合焊接钎焊扩散焊剪切强度显微硬度断裂机制
分类号: TG456
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文概述了硬质合金的性能特点及其在工业领域中的主要焊接问题，即强度不高，焊接残余应力过大，抗磨耗腐蚀能力差，接头使用寿命偏低等。同时阐述了目前应用于硬质合金焊接的主要方法、工艺要素及相关研究现状，其中包括火焰钎焊、激光钎焊、感应钎焊、微波钎焊、电子束钎焊、真空钎焊、扩散焊等，提出了有待进一步研究的相关问题。结合扩散焊结合致密，强度高，焊接温度低和真空钎焊变形小残余应力小，润湿及化学冶金结合良好的优点，开发出真空复合焊接工艺。本课题研究了YG8与42CrMo的复合焊接工艺（镀层、钎焊工艺、扩散工艺等）对接头力学性能（剪切强度、显微硬度等）的影响。利用扫描电镜、润湿性试验、显微硬度计、万能拉伸试验机、X射线衍射仪、能谱分析仪等测试手段，对复合接头微观组织结构、显微硬度、接头剪切强度、断口形貌特征及接头区的物相成份等进行了较为系统的研究，探讨接头中产生宏观缺陷和微观缺陷的原因。研究结果表明：当其他参数不变的情况下，纯Ni层厚度为60μm，钎焊温度1045℃，保温时间15min，扩散温度750℃、焊接压力8MPa下保温40min的条件下获得的接头平整美观，没有明显变形，钎缝区过渡均匀，界面结合良好，没有气孔和缺陷，其剪切强度为364MPa，接头区最小显微硬度为HV187。硬质合金中的W元素基本未向焊缝区扩散，Ni、Co、Cu、Zn元素在一定范围内形成固溶体组织，焊后分布在钎缝中。接头剪切断裂多出现在YG8一侧，断裂机制为韧-脆混合型。Ni层能有效地缓解残余应力，但不能完全消除。该工艺将对截齿、钻头和其他切削刀具焊接部件性能的提高具有重要意义。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-21
  1.1 选题背景及研究意义  7-9
  1.2 硬质合金研究进展  9-11
  1.3 硬质合金焊接技术  11-15
    1.3.1 氧乙炔火焰钎焊  11
    1.3.2 高频感应钎焊  11-12
    1.3.3 盐浴浸沾钎焊  12
    1.3.4 电阻钎焊  12
    1.3.5 激光钎焊  12-13
    1.3.6 微波钎焊  13-14
    1.3.7 电子束焊接  14
    1.3.8 真空钎焊  14-15
    1.3.9 真空扩散焊  15
  1.4 YG8/42CrMo 真空散复合焊接技术  15-20
    1.4.1 真空复合焊接技术特点  15-16
    1.4.2 钎料和中间层的选择  16-17
    1.4.3 真空复合焊接工艺参数  17-20
  1.5 本课题研究内容  20-21
2 实验材料和方法  21-28
  2.1 复合焊接母材  21
  2.2 复合焊接钎料  21-22
  2.3 试验所需的相关设备  22-25
    2.3.1 本实验所用仪器  22-23
    2.3.2 真空焊接设备及工件搭接  23-25
  2.4 性能测试和微观组织形貌分析  25-28
    2.4.1 组织和形貌分析  25
    2.4.2 XRD 物相分析  25
    2.4.3 剪切强度测试  25-26
    2.4.4 镀层厚度测定及镀速计算  26
    2.4.5 钎料润湿性测试  26
    2.4.6 焊接接头显微硬度测试  26-27
    2.4.7 Ni 层和 YG8 结合性能测试  27-28
3 硬质合金表面 Ni 镀层的制备  28-34
  3.1 电镀在焊接技术中的应用  28
  3.2 硬质合金电镀前处理  28-29
  3.3 电镀电极  29-30
  3.4 电镀工艺流程  30
  3.5 电镀工艺参数控制  30-31
  3.6 电镀试样的 SEM 截面形貌  31
  3.7 电镀试样的组织成分检测  31-32
  3.8 电镀 Ni 层结合性能分析  32
  3.9 钎料润湿性分析  32-33
  3.10 沉积速率的控制  33
  3.11 本章小结  33-34
4 复合焊接工艺参数对接头组织形貌及力学性能的影响  34-58
  4.1 复合焊接工艺辅助参数说明  34
  4.2 典型复合焊接接头特征分析  34-39
    4.2.1 典型接头成分及物相分析  34-37
    4.2.2 典型接头显微硬度分布  37-38
    4.2.3 典型接头断口形貌分析  38-39
  4.3 镀 Ni 层对接头组织形貌及力学性能的影响  39-43
    4.3.1 未电镀 Ni 接头与镀 Ni 接头成分分布  39-40
    4.3.2 镀 Ni 层厚度对接头组织形貌及力学性能的影响  40-43
  4.4 钎焊参数对接头组织形貌及力学性能的影响  43-49
    4.4.1 钎焊温度对接头组织形貌及力学性能的影响  43-47
    4.4.2 钎焊时间对接头组织形貌及力学性能的影响  47-49
  4.5 扩散参数对接头组织形貌和力学性能的影响  49-57
    4.5.1 复合焊接接头与钎焊接头的元素分布  49-50
    4.5.2 扩散温度对接头组织形貌及力学性能的影响  50-52
    4.5.3 扩散时间对接头组织形貌及力学性能的影响  52-54
    4.5.4 扩散载荷对接头组织形貌及力学性能的影响  54-57
  4.6 本章小结  57-58
5 研究结论与建议  58-60
参考文献  60-64
攻读硕士期间的研究成果  64-65
致谢  65

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