相变扩散钎焊工艺焊接接头缺陷分析

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1、第!"卷#第$期焊接学报89:;!"##+9;$!%%&年’月()*+,*-(./+,/0(12-1.+*3245.+6.+,(.(7(./+<=>?##!%%&相变!扩散钎焊工艺焊接接头缺陷分析张贵锋，#张建勋，#裴#怡，#米运卿（西安交通大学焊接研究所，西安#@A%%&B）摘#要：相变C扩散钎焊是作者提出的一种将相变超塑性扩散焊与扩散钎焊结合起来的新型复合工艺，它具有所需温度循环次数少（与相变超塑性扩散焊相比）、高温停留时间短但扩散效率高（与扩散钎焊相比）、改善热影响区组织（与弧焊和扩散钎焊相比）等优点。针对其

2、典型接头的界面接合形貌及缺陷，采用扫描电镜及能谱仪进行了分析。结果表明，界面接合良好，未观察到片状夹杂物、气孔及未焊合。而缺陷具有如下主要特点：存在于距离界面内部有一定距离的残留中间层内，并不在界面上；并非夹杂而是孔洞；尺寸远小于晶粒尺寸；稀疏且错落排列。分析认为该孔洞是由母材溶解到中间层中带来的碳还原母材与中间层氧化物所产生的-/气孔。关键词：相变超塑性焊接；扩散钎焊；缺陷中图分类号：(6&"&##文献标识码：*##文章编号：%!"$C$’%D（!%%&）%$CB$C%&张贵锋%#序##言待商榷的。研究这些缺陷及

3、成因对了解该工艺的机制、制定工艺及接头的安全使用均有较大的参考价值。相变—扩散钎焊（(E5F：(GH>IJ9GKHLM9>E5MJJ=IM9>FGHNM>O）是作者提出的一种将相变超塑性扩散焊A#试验材料与方法（(,5F：(GH>IJ9GKHLM9>,=P?GP:HILMQ5MJJ=IM9>F9>REM>O）与扩散钎焊（5F：5MJJ=IM9>FGHNM>O；也称液相扩近年来日本住友、新日铁公司的研究人员以+M散焊，(4S：(GH>IM?>L4MT=MRSUHI?F9>RM>O）结合起来基非晶箔带为中间层，采用(4

4、S焊接方法焊接碳钢的新型复合工艺，即焊前按扩散钎焊的要求预置中［"］钢管的开发研究相继获得日本溶接学会的奖励，间层（要求含降熔元素）；然后与(,5F工艺相同进故亦选用F+M!非晶箔带作中间层，厚约&%!K；化行循环加热V冷却，但循环峰值温度须同时高于母材学成分（质量分数，Y）：+M，-G%;%@，,M%;%&"，F［A］相变温度及中间层液相线。(C5F工艺具有所%;%$A，0?%;%$。分别采用加热V冷却速度较快的感需温度循环次数少（与(,5F相比）、高温停留时间应加热电源（适于管材）与电阻对焊电源（适于棒短但扩散

5、效率高（与5F相比）、改善热影响区组织材），在相应的典型规范下施焊；*G气保护；空冷。（与5F及弧焊相比）等优点。与(4S结合了钎焊与感应加热试样的母材为!@’;’KKZ’KK低碳钢扩散焊的优点相类似，(C5F则结合了高温钎焊与管；典型焊接规范为：循环次数![$（为(,5F工艺短路扩散焊（主要是相界扩散）的优点；为解决防止的一半［’］）；上限温度依次为"[AA%%]，"[KHAKH!晶粒长大与加速扩散两者之间的固有矛盾提供了一A!%%]，"KH$[AA%%]；下限温度"KM>["%%]；升新思路，在特定场合有

6、乐观的应用前景。温速度约为$%]VI；采用膨胀加压与弹簧加压（!;"但组织分析时常观察到一些缺陷（残留中间层^SH）的复合加压方式。电阻对焊电源加热试样的［!］［$］中有个别部位呈黑色）。3=等与WUH>等人使母材为!A%KK低碳钢棒；规范为![&；"KH[AA%%用+M基中间层在不锈钢的扩散钎焊中均发现中间]；"KM>["%%]；#[A%^SH；保护气圈有意偏离对层内有空洞或气孔，可见空洞或气孔的存在是一值接面，使有效保护气流量变小。得研究的共性问题。但3=未对这些缺陷进行分焊后以,2^为主要手段，观察界面焊合

7、状况及［!］［$］析；WUH>只简单推测可能是扩散空洞；而恩"缺陷的形态、位置、尺寸；再辅之以能谱分析；并用二［&］忠男在用纯+M作中间层进行不锈钢的固态扩散次电子像甄别了缺陷类型。焊时并未发现扩散空洞，可见扩散空洞的推测是有收稿日期：!%%$C%@C!X!#试验结果#!"焊#接#学#报第$%卷!"#$感应加热相变%扩散钎焊接头的观察进行线扫描，同时辅之以能谱成分线扫描，结果见图$&’&’#相变(扩散钎焊接头界面形貌的观察$*。图$*中标有+,的扫描曲线为二次电子线扫图’)为在光镜下所拍摄的接头组织，可知润湿描曲线

8、，它并非一水平线，而在“黑斑”位置处出现性及致密性良好，无未钎着区。图’*为接头界面的下沉，这说明，电镜下所观察到的黑斑并非实心夹+,-照片，可见中间层与母材形成紧密的晶间结杂，而为空洞。同时成分线扫描曲线梯度在黑斑处合；界面及焊缝内部难以看到缺陷。表现在：（’）两未发生巨变，反应了黑斑也不可能是化合物相。至者界面上无残留空洞与夹杂；（$）焊缝内部本身也此，