铜与石墨钎焊工艺与机理研究

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1、硕士学位论文铜与石墨钎焊工艺与机理研究THEBRAZINGPROCESSANDITSMECHANISMOFCOPPERTOGRAPHITE彭寿燕2009年6月国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工学硕士学位论文铜与石墨钎焊工艺与机理研究硕士研究生：彭寿燕导师：张杰教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2009年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG454U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHE

2、BRAZINGPROCESSANDITSMECHANISMOFCOPPERTOGRAPHITECandidate：PengShouyanSupervisor：Prof.ZhangJieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2009Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔

3、滨工业大学工学硕士论文摘要由于石墨具有优越的抗震性、高熔点、高热导率和自润滑性，因此石墨材料具有广阔的应用领域。本文以汽车换向器为研究背景，采用商用NiCrP钎料和自制NiCrPCu粉末钎料及非晶态NiCrPCu箔钎料对石墨和铜进行钎焊。分析了钎焊工艺参数对接头组织和性能的影响，并探讨了连接机理。采用NiCrP钎焊可以实现石墨与铜的连接，接头结构为：石墨/Cr3C2反应层/Ni基固溶体+Ni3P[Cr]+Cr3C2反应相+Cu[Ni]固溶体/Cu[Ni]扩散层/Cu。在钎焊温度为950℃，保温时间为20min，5℃/s的冷却速度，得到的接头剪切强度最大为48.71MPa。使用NiC

4、rP钎料连接石墨与铜的连接机理为：在石墨/钎料界面发生反应，生成Cr3C2反应层；在Cu/钎料界面发生Cu与Ni的相互扩散，两者之间形成冶金结合。采用NiCrPCu钎料连接石墨与铜，得到的钎焊接头组织与使用NiCrP钎料基本相同，为：石墨/Cr3C2反应层/Ni基固溶体+Ni3P[Cr]+Cu[Ni]固溶体/Cu[Ni]扩散层/Cu。当使用球磨7h的NiCrPCu粉末钎料在温度为950℃下钎焊，保温时间为10min时得到最高的接头剪切强度为52MPa。使用四种不同成分的非晶态NiCrPCu箔钎料成功实现了石墨与铜的连接，接头微观组织和使用粉末钎料相同。-2使用NiCrPCu粉末钎料

5、连接的钎缝的电阻率最低为2.23×10Ω/m。非晶态钎料箔连接的接头电阻率有所提高，但是仍能满足实际使用的要求。钎焊石墨与铜的最佳钎焊工艺为：使用NiCrPCu粉末钎料，在950℃保温-210min，得到的接头剪切强度为52MPa，钎缝电阻率2.23×10Ω/m。采用此工艺成功钎焊了石墨与铜的换向器。关键词：铜；石墨；钎焊；换向器-I-哈尔滨工业大学工学硕士论文AbstractWithexcellentseismicandthermalfatigueresistanceaswellashighmeltingpointandself-lubricity,thegraphitehasw

6、ideapplicationfields.Inthispaper,commercialNiCrPbrazingalloy,self-developedNiCrPCubrazingalloypowderandamorphousNiCrPCufillerfoilareusedtojoingraphiteandcopper,whichisappliedinautomobilecommutators.Theeffectsofbrazingparametersonmicrostructureandpropertiesofjointareanalyzed,andthemechanismofin

7、terfacialreactionbetweengraphiteandcopperarediscussed.GraphiteandcopperarejointedsuccessfullybyusingNiCrPbrazingalloy,andthejointstructureisgraphite/Cr3C2reactionlayer/Ni-basedsolidsolution+Ni3P[Cr]+Cr3C2reactionphase+Cu[Ni]diffusionlay