【摘 要】
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钽金属具有高密度、高熔点、耐腐蚀、加工性能好等优点,在电子、化工、航天航空等领域应用广泛,但其价格昂贵。工程中常用钽-钢复合结构,既能发挥钽的性能优势,又可降低生产成本。本文针对钽与钢物理化学性能差异大,易于产生脆性金属间化合物易致焊接开裂这一问题,设计、制备出Zr-Ti-Cu-Ni和Ni-Cr-Fe-Si-B非晶钎料,在分析钎料性能基础上,用之对Ta-2.5W/0Cr18Ni9和镀镍0Cr18N
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钽金属具有高密度、高熔点、耐腐蚀、加工性能好等优点,在电子、化工、航天航空等领域应用广泛,但其价格昂贵。工程中常用钽-钢复合结构,既能发挥钽的性能优势,又可降低生产成本。本文针对钽与钢物理化学性能差异大,易于产生脆性金属间化合物易致焊接开裂这一问题,设计、制备出Zr-Ti-Cu-Ni和Ni-Cr-Fe-Si-B非晶钎料,在分析钎料性能基础上,用之对Ta-2.5W/0Cr18Ni9和镀镍0Cr18Ni9/Ta-2.5W进行高频感应钎焊和真空炉中钎焊,研究了钎料成分及钎焊工艺对接头组织和性能的影响,研究结果表明:Zr45Ti30Cu15Ni10非晶钎料的 Ts=824℃,TL=835℃,熔化温度区间 ΔT=11℃。在焊接电流15A,加热时间2s,保温时间13s的条件下,Ta-2.5W/Zr45Ti30Cu15Ni10/0Cr18Ni9感应钎焊接头剪切强度高于79.7MPa,断裂发生在Ta-2.5W母材靠近钎缝处。钎接接头母材表面发生部分氧化,钎缝外围形成圆弧形钎角;钎缝与母材结合良好,钎缝组织由（Fe,Cr）固溶体树枝晶、Cr2Ta、Ni2Ta、Cr2Zr、Cu3Ti及少量Fe5Ta3化合物组成。镀镍0Cr18Ni9/Zr45Ti30Cu15Ni10/Ta-2.5W钎焊接头,钎缝中Fe元素含量降低,（Fe,Cr）固溶体含量减少。在其他条件相同的情况下,随着钎焊保温时间的增加,0Cr18Ni9母材向钎缝中的溶解量增加,钎缝宽度增加。Ni82.5Cr7Fe3Si4.5B3非晶钎料的 Ts=1002℃,TL=1031℃,△T=29℃。在加热电流 18A,加热时间3s,保温时间13s的条件下,Ta-2.5W/Ni82.5Cr7Fe3Si4.5B3/0Cr18Ni9感应钎焊接头剪切强度高于90.1MPa,钎缝与母材结合良好,结合界面平直,钎缝组织由（Fe,Cr）固溶体,NiTa2、NiTa化合物及NiSi+NiSi2共晶组成。在钎焊温度 1100℃,保温时间 5min,真空度5×10-2Pa的条件下,Ta-2.5W/Ni82.5Cr7Fe3Si4.5B3/0Cr18Ni9炉中钎焊接头,钎料填充均匀饱满,钎缝中心区由Ni2Ta+NiSi、Ni2Ta+NiTa+NiSi+NiTa2 和 NiSi+Ni3Si+NiTa 组成,钎缝与 0Cr18Ni9 的过渡区为（Ni）固溶体,钎缝与Ta-2.5W的过渡区为NiTa+NiSi;钎焊接头的剪切强度高于116.2MPa,断裂同样发生在Ta-2.5W 母材靠近钎缝处。在镀镍0Cr18Ni9/Ni82.5Cr7Fe3Si4.5B3/Ta-2.5W炉中钎焊接头中,Fe、Cr元素在钎缝中含量降低,扩散距离变短。由Fick第二定律计算得出,在Ta-2.5W/Ni82.5Cr7Fe3Si4.5B3/0Cr18Ni9炉中钎焊过程中,Si元素在0Cr18Ni9和Ta-2.5W中的扩散深度分别为50μm和30μm,B元素在0Cr18Ni9和Ta-2.5W中的扩散距离分别为60μm和4μm。
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