CuZr0.15锆无氧铜真空扩散焊接工艺及力学性能

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1、CuZr0．15锆无氧铜真空扩散焊接工艺及力学性能张丽娜许青迟宏波魏瑞刚刘敏赵刚袁德海唐林峰(首都航天机械公司，北京100076)摘要：采用真空扩散焊接技术进行了Cuzro．15锆无氧铜的变形控制焊接。研究了变形控制下，真空扩散焊接主要工艺参数对接头界面结构的影响，并对接头力学性能进行了分析测试。结果表明，阶梯加压是实现变形控制下接头良好结合的有效手段之一，采用900℃、压力6MPa(10Illin)+3MPa(110min)的工艺规范获得了扩散均匀的接头组织，进一步显微硬度测试及拉伸试验结果表明，焊缝区域和母材的硬度均一化程度较高，元素扩散更充分，更均匀，断裂发生在锆铜母材一侧，属于韧性

2、断裂。关键词：CuZr0．15；真空扩散焊接；焊接工艺；力学性能VacullmDi触sionWeldingTechnologyandMechanicalPropertyofCuZm．15ZhangLinaXuQingChiHongboW西Ruig锄gLiuMinZhaoGaIlgⅥlanDehai1'觚gLinfeng(CapitalAerospaceMachine巧CoInp锄y，Beijing100076)Abstract：Deto彻atloncontrolexpenmentsof。CuZro．15werec踟edOutbyVacuumdifmsionweldmgtecllnology

3、．Theinfluenceofdi伍lsionweldingparametersoninterfacestmcturewaSstudied，锄dthemechanicalpropertyofmejointswasanalyzed．TheresultsshowedⅡlat枷Iti-st印press谢ngisagoodwaytofomajoilltwithtightcouplinganddefo衄ationcon仃ol；wrhent量lep掘咖eterSwere900℃，6MPa(10mill)+3Mpa(1lOlllin)，thedifmsionjointsweretightandconti

4、nuous．Micro-h础essandtensiletest访gresultsoftllejointindicatethattheh砌lesswashOrnogeneousbe铆eentheweldline锄dparentmetal，thedi锄sionofcopperwasequable；metensiles锄plesalways￡阻ctureontheCuZr0．15basemetal．．Keywords：5；Vacu啪di胁sionweldillg；weldingteCllIlology；mechanicalpropen)，1引言CuZr0．15锆无氧铜作为一种时效硬化铜合金，具有

5、高的抗软化温度，良好的冷热加工性能及导电、导热性和塑性⋯，使其在航天产品上应用日渐广泛。锆无氧铜可焊性好，采用常规连接技术即可获得性能良好的接头，但发动机上某些需要大面积连接的复杂构件，采用常规的焊接方法不易满足使用要求。真空扩散焊作为一种固相连接技术，在内部多点、大面积构件的连接以及电弧可达性不好，或用熔焊方法不易或根本不能实现的构件连接上具有较大的优势[21。为获得性能良好的焊接接头，铜合金扩散焊接多采用大规范焊接条件(高温、高压、保温时间长)【3J或者是微米级以上精密加工的待焊表面【4】，但大规范带来的焊件变形、晶粒长大等影响焊接接头使用性能，精密加工使得技术的经济性降低，因此在保证

6、接头性能的前提下，应通过减小焊接变形及降低加工精度要求使其具有工程化实用性，焊接工艺的控制将成为关键。本文采用真空扩散焊接技术进行变形控制下锆无氧铜的焊接，研究真空扩散焊接主要工艺参数对作者简介：张丽娜(1976一)。硕士，材料加工工程专业(焊接)；研究方向：特种焊接工艺。收稿日期：2014—05—216焊接界面带来的影响，测试分析接头力学性能，为锆无氧铜在航天发动机型号产品上的可靠应用奠定工艺研制基础。2试验方法试验所用材料为CuZr0．15锆无氧铜，其化学成分和热物理性能参数见表l。试验设备采用w6rl(horseII型3520真空扩散焊设备，在真空度为5×10弓torr下焊接。试验要

7、求焊件直径变形量控制在2％以内。表lCuzr0．15的化学成分及物理性能材料成分导热系数线胀系数熔点+机械性能状态牌号∥cm·s·℃a×106，℃利MPad5，％CuZro．15W(劲(O．Il～0．21)％+w(Cu)余量370～38016．5～181087≤250≥18退火Cuzr0．15母材组织为面形立方Q相组织，母材微观组织形貌见图1。焊前锆铜待焊表面加工至心3．2岬，待焊表面采取酸洗方式去除油污、杂质，并活性化