銅合金與無錫不銹鋼的真空釬焊研究

液體火箭發(fā)動機(jī)的噴注器通常由耐熱無錫不銹鋼、高溫合金、銅合金等材料焊接而成。噴注器在工作時需要承受液、氣介質(zhì)的高壓、高溫作用。噴注器的釬焊縫既起到強(qiáng)度連接作用，又起到密封隔離作用，因此對焊縫質(zhì)量要求很高。噴注器屬于異種材料焊接，由于銅合金、無錫不銹鋼性能差別大，且噴注器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊縫多，只能采用釬焊的方法進(jìn)行連接。

　　實驗用QCr0.8母材的尺寸為50mm×50mm×20mm，并在50mm×50mm面中間鉆Φ16mm的孔；1Cr18Ni9Ti母材是規(guī)格為Φ16mm×2mm的管材。

　　考慮到噴注器的工作條件、零件材料化學(xué)成分及物理性能的差別，選擇采用接頭強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、塑性等綜合指標(biāo)均較好的銀基釬料。銀基釬料是一種銀或銀基固溶體組織的合金，具有優(yōu)良的工藝性能、不高的熔點、良好的潤濕性和填縫能力，并且強(qiáng)度高、塑性好、耐蝕性優(yōu)良，因而得到了廣泛的應(yīng)用。常用的銀基釬料都含有銀和銅，添加銅可降低銀的熔化溫度，又不會形成脆性相。銀銅合金的組織為固溶體+共晶體。同時考慮到QCr0.8和1Cr18Ni9Ti的熱處理制度和節(jié)約成本的需要，選擇加有鋅、隔、鎳、錳等元素的多元合金釬料，加入鋅可降低銀銅合金的熔點，加入錳能改善銀對鋼的潤濕性，提高銀基釬料的強(qiáng)度，特別是高溫強(qiáng)度。通過對比分析，最終選擇了釬焊溫度較高的Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7釬料。該釬料的熔化溫度為725～810℃，釬焊溫度為850～910℃，對鋼和銅合金具有良好的潤濕性，其抗剪強(qiáng)度為260MPa。銅合金與無錫不銹鋼真空釬焊之前，必須清除表面附著油污、氧化膜等，否則將會阻礙釬料在其表面上的潤濕。為降低這種影響，同時增加釬焊料在母材表面的潤濕性及漫流能力，實驗采用酸洗+鍍層的方法進(jìn)行表面處理。

　　通過研究確定了銅合金與無錫不銹鋼（QCr0.8與1Cr18Ni9Ti）的最佳釬焊溫度、保溫時間等工藝參數(shù)（加熱溫度895～920℃，保溫時間10～15min）。獲得了內(nèi)外部質(zhì)量、密封性能優(yōu)良的接頭。從接頭微觀組織上看，銅合金與無錫不銹鋼母材均與Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7釬料發(fā)生了良好的化學(xué)反應(yīng)，形成了一個完整的統(tǒng)一體，釬縫結(jié)合緊密，釬縫內(nèi)未見其它缺陷，因而大大提高了銅合金與無錫不銹鋼噴注器結(jié)構(gòu)真空釬焊接頭的性能。