包覆涂层钎焊接头微观组织及界面反应研究(附件)【字数：10086】
摘 要摘 要柔性“金属贴布”是近20几年发展起来的一种新型金属表面改性技术。论文对金属布的制作、组织性能及成分进行分析。采用轧制的方法制备了WC含量为20%，BNi-2含量为80%的“金属布”，将该布剪切并铺展于碳钢表面进行真空钎焊，基体与涂层发生界面反应。利用金相显微镜、扫描电子显微镜对试样截面及表面组织进行观察和成分分析。研究了在相同配方下不同钎焊温度对钎焊涂层组织和性能的影响。研究结果表明钎焊涂层组织为WC相及粘结相组成的非均匀结构，涂层致密无气孔。随着钎焊温度的升高，基体与涂层发生的冶金反应加剧。通过对试样进行硬度测试，随着钎焊温度的提高钎焊涂层的硬度下降，当温度升高到一定程度时，其硬度维持一定值，不会发生大幅度变化。关键词钎焊涂层；微观组织；钎焊温度；界面反应
Keywords: Brazing coating structure; Microstructure; Brazing temperature; Interface reaction 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 钎焊涂层的特点 2
1.3 国内外钎焊涂层研究成果 4
1.4 论文的研究内容及意义 5
第二章 试验材料设备及方法 7
2.1 试验材料 7
2.2 试验设备及方法 7
2.2.1 真空钎焊试验 7
2.2.2 制备金属布 8
2.2.3 试样加工处理 8
2.2.4 硬度测试方法 9
2.2.5 合金金相组织观察 10
2.2.6 扫描电镜显微组织及断口观察 10
第三章 试验结果与讨论 12
3.1 钎焊式样宏观形貌 12
3.2 钎焊涂层微观组织形貌 13
3.2.1 钎焊涂层表面微观组织形貌 13
3.2.2 钎焊涂层截面微观组织形貌 14
3.2.3 钎焊涂层的显微组织分析 15
3.2.4 钎焊涂层组织与成分 20
3.2.5 镍基钎料钎焊接头组织 22
3.2.6 钎焊温度对接头显微组织的影响 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.3 钎焊涂层硬度分布 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
因为磨损问题通常仅发生在零件的表面和局部，所以，只要在工艺上可行，采取表面局部强化或者是复合材料的方法是最为节约和有效的。通过添加合金元素或者硬质颗粒，将很大的提高材料的强度和耐腐蚀性，从而拓宽了材料的应用领域。正因此，近些年来材料表面改性技术得到飞快的发展。从目前来看，热喷涂、钎焊等表面技术在国内外得到了广泛关注。
钎焊是上世纪70年代发展起来的一项精密的焊接技术，这是一种完成材料连接的重要方法，它是利用比焊接结构件熔点更低的钎料和焊件一同加热，使得钎料融化而焊件不融化，钎料融化后，利用毛细作用让液态钎料润湿并且填满钎缝，经过母材与钎料的相互作用而形成钎缝[1]。冷却后，从而形成冶金结合。钎焊时，焊件的加热温度并不高，但要高于钎料的融化温度，此时焊件的组织和机械性能变化不大，变形小，焊接接头平整美观，工艺简单，生产率高，因此钎焊得到广泛应用。把材料进行钎焊时，所用母材保持固态而钎料则变为液态，母材表面的间隙被液态钎料包覆、润湿和铺展，钎料在母材表面逐渐冷却形成牢固的焊接接头，母材和钎料就被连接到一起。硬质合金具有硬度高、耐磨性强等优点，但同时也存在脆性高、韧性差等缺陷[2]。
由上述原因可知将硬质合金制造成现在工业中所需要的的工件是很困难的，成本也很高，正是这些因素的制约，硬质合金的发展受到一定的限制。如果把钎焊技术应用于焊接硬质合金，这些问题都会得到解决。如此硬质合金的应用范围就会被大大的扩大，因此钎焊具有重要的实用价值。最近十几年来，人们生活中越来越需要钢结构及高硬度合金，钎焊技术的应用已经成为了国内外研究的焦点。本文简单探讨了钎焊涂层组织结构、钎焊温度对涂层组织的影响因素。
1.1 课题研究背景
据美国1987年不完全统计，机械设备报废的原因有很多，最主要的原因是磨损[3]。因磨损而导致设备故障而引起的损失约占国民生产总值的1%。在我国材料磨损在化工、电力设备、建筑材料、煤炭工业和农业机械五个部门中，直接损失资金达到23~30亿元以上[4]。正因为此如研究人员一直致力于研究耐磨材料。最近研究出来的方法是将材料的表面进行耐磨处理，能够得到较好耐磨性能的工件。要想改善部件的耐磨和耐蚀性能，主要有两种方法在现实中得到应用，一种是扩散涂层法，另一种是覆盖涂层法[5]。近几年，用渗透钎焊法处理工件表面，通过制备碳化物将涂层包覆起来，这种方法能够解决磨损和腐蚀问题，同时也能够解决材料失效的问题，这也就不存在热喷涂、堆焊、气相沉积等方法中的缺点。因为工作环境越来越恶劣，对性能要求的提高，上面所讲的耐磨处理方法由于自身具有的一些不足，使得他们越来越不能满足工业应用的要求。
常用的表面改性方法有：热喷涂技术，堆焊技术，硬质合金镶块等方法。在工业生产中这些技术都会存在些或多或少的问题，有的方法甚至出现硬性缺点得不偿失[6]。使用热喷涂技术处理工件表面时，涂层的厚度大小只能在一定的小范围内，不能超过这一范围，经该技术处理的涂层硬度不高。堆焊技术在焊接过程中，工件材料表面受热不均匀，容易导致工件变形及局部地区应力集中，最终导致设备的使用寿命下降[7]。堆焊是一层一层焊道堆上去，工件表面非常粗糙不平，耐磨性能低。本论文使用的钎焊涂层方法克服了上述方法的缺点。
上世纪80年代国外发展起来的一种新型表面涂层技术——“金属布”，这种技术是将所需要的金属粉末与粘结剂适当混合后根据需要制成具有一定厚度和柔韧性的“布”，然后将该布用刀切成所需要的形状以供使用[8]。本片论文简介了双层“金属贴布”法在碳钢表面形成的涂层及其涂层的微观组织结构及性能。从试验结果表面，涂层中的相组成为WC相、αCo相、βCo相、γFe相及Ni相；涂层组织中存在WC相及粘结相；并且在涂层中没有发现气孔[9]。也就是说涂层与碳钢基体发生成分相互融合形成了冶金结合，形成的接合面的结合强度大于单层“金属布”[10]。从试验的数据可以看出,双层金属布的收缩率小于单层的。圆环柱面的涂层用双层时，形成的组织致密无气孔，而单层金属布就会出现诸多裂纹或者有杂质渗入。
Keywords: Brazing coating structure; Microstructure; Brazing temperature; Interface reaction 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 钎焊涂层的特点 2
1.3 国内外钎焊涂层研究成果 4
1.4 论文的研究内容及意义 5
第二章 试验材料设备及方法 7
2.1 试验材料 7
2.2 试验设备及方法 7
2.2.1 真空钎焊试验 7
2.2.2 制备金属布 8
2.2.3 试样加工处理 8
2.2.4 硬度测试方法 9
2.2.5 合金金相组织观察 10
2.2.6 扫描电镜显微组织及断口观察 10
第三章 试验结果与讨论 12
3.1 钎焊式样宏观形貌 12
3.2 钎焊涂层微观组织形貌 13
3.2.1 钎焊涂层表面微观组织形貌 13
3.2.2 钎焊涂层截面微观组织形貌 14
3.2.3 钎焊涂层的显微组织分析 15
3.2.4 钎焊涂层组织与成分 20
3.2.5 镍基钎料钎焊接头组织 22
3.2.6 钎焊温度对接头显微组织的影响 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.3 钎焊涂层硬度分布 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
因为磨损问题通常仅发生在零件的表面和局部，所以，只要在工艺上可行，采取表面局部强化或者是复合材料的方法是最为节约和有效的。通过添加合金元素或者硬质颗粒，将很大的提高材料的强度和耐腐蚀性，从而拓宽了材料的应用领域。正因此，近些年来材料表面改性技术得到飞快的发展。从目前来看，热喷涂、钎焊等表面技术在国内外得到了广泛关注。
钎焊是上世纪70年代发展起来的一项精密的焊接技术，这是一种完成材料连接的重要方法，它是利用比焊接结构件熔点更低的钎料和焊件一同加热，使得钎料融化而焊件不融化，钎料融化后，利用毛细作用让液态钎料润湿并且填满钎缝，经过母材与钎料的相互作用而形成钎缝[1]。冷却后，从而形成冶金结合。钎焊时，焊件的加热温度并不高，但要高于钎料的融化温度，此时焊件的组织和机械性能变化不大，变形小，焊接接头平整美观，工艺简单，生产率高，因此钎焊得到广泛应用。把材料进行钎焊时，所用母材保持固态而钎料则变为液态，母材表面的间隙被液态钎料包覆、润湿和铺展，钎料在母材表面逐渐冷却形成牢固的焊接接头，母材和钎料就被连接到一起。硬质合金具有硬度高、耐磨性强等优点，但同时也存在脆性高、韧性差等缺陷[2]。
由上述原因可知将硬质合金制造成现在工业中所需要的的工件是很困难的，成本也很高，正是这些因素的制约，硬质合金的发展受到一定的限制。如果把钎焊技术应用于焊接硬质合金，这些问题都会得到解决。如此硬质合金的应用范围就会被大大的扩大，因此钎焊具有重要的实用价值。最近十几年来，人们生活中越来越需要钢结构及高硬度合金，钎焊技术的应用已经成为了国内外研究的焦点。本文简单探讨了钎焊涂层组织结构、钎焊温度对涂层组织的影响因素。
1.1 课题研究背景
据美国1987年不完全统计，机械设备报废的原因有很多，最主要的原因是磨损[3]。因磨损而导致设备故障而引起的损失约占国民生产总值的1%。在我国材料磨损在化工、电力设备、建筑材料、煤炭工业和农业机械五个部门中，直接损失资金达到23~30亿元以上[4]。正因为此如研究人员一直致力于研究耐磨材料。最近研究出来的方法是将材料的表面进行耐磨处理，能够得到较好耐磨性能的工件。要想改善部件的耐磨和耐蚀性能，主要有两种方法在现实中得到应用，一种是扩散涂层法，另一种是覆盖涂层法[5]。近几年，用渗透钎焊法处理工件表面，通过制备碳化物将涂层包覆起来，这种方法能够解决磨损和腐蚀问题，同时也能够解决材料失效的问题，这也就不存在热喷涂、堆焊、气相沉积等方法中的缺点。因为工作环境越来越恶劣，对性能要求的提高，上面所讲的耐磨处理方法由于自身具有的一些不足，使得他们越来越不能满足工业应用的要求。
常用的表面改性方法有：热喷涂技术，堆焊技术，硬质合金镶块等方法。在工业生产中这些技术都会存在些或多或少的问题，有的方法甚至出现硬性缺点得不偿失[6]。使用热喷涂技术处理工件表面时，涂层的厚度大小只能在一定的小范围内，不能超过这一范围，经该技术处理的涂层硬度不高。堆焊技术在焊接过程中，工件材料表面受热不均匀，容易导致工件变形及局部地区应力集中，最终导致设备的使用寿命下降[7]。堆焊是一层一层焊道堆上去，工件表面非常粗糙不平，耐磨性能低。本论文使用的钎焊涂层方法克服了上述方法的缺点。
上世纪80年代国外发展起来的一种新型表面涂层技术——“金属布”，这种技术是将所需要的金属粉末与粘结剂适当混合后根据需要制成具有一定厚度和柔韧性的“布”，然后将该布用刀切成所需要的形状以供使用[8]。本片论文简介了双层“金属贴布”法在碳钢表面形成的涂层及其涂层的微观组织结构及性能。从试验结果表面，涂层中的相组成为WC相、αCo相、βCo相、γFe相及Ni相；涂层组织中存在WC相及粘结相；并且在涂层中没有发现气孔[9]。也就是说涂层与碳钢基体发生成分相互融合形成了冶金结合，形成的接合面的结合强度大于单层“金属布”[10]。从试验的数据可以看出,双层金属布的收缩率小于单层的。圆环柱面的涂层用双层时，形成的组织致密无气孔，而单层金属布就会出现诸多裂纹或者有杂质渗入。
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