本文關(guān)鍵詞：不銹鋼EGR油冷器真空釬焊用鐵基釬料及接頭性能研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展,汽車產(chǎn)銷量連年增加,汽車尾氣排放對環(huán)境的污染問題引起了研究者的關(guān)注,廢氣再循環(huán)冷卻器(Exhaust Gas Recirculation,簡稱EGR)系統(tǒng)可以有效的滿足汽車尾氣凈化處理這一要求。傳統(tǒng)釬焊EGR油冷器的釬料為鎳基釬料和純銅釬料,但是鎳基釬料釬焊溫度高,價格昂貴,純銅釬料容易引起發(fā)動機腐蝕失效。新型鐵基釬料釬焊EGR不銹鋼油冷器時,較高的釬焊溫度容易引起母材過度溶解以及晶粒長大,導(dǎo)致母材性能變壞;而且汽車柴油機排放的廢氣冷卻時凝結(jié)形成硫酸,對油冷器產(chǎn)生腐蝕,要求釬焊接頭具有良好的耐腐蝕性能并滿足大間隙釬焊的要求。隨著“以鐵代鎳”成為不銹鋼釬焊材料的主要發(fā)展趨勢,急需研制新型鐵基釬料,該釬料不僅能夠降低釬焊溫度,具有較好的強度和耐腐蝕性能,并且具有良好的釬焊工藝窗口,可滿足大間隙釬焊的要求。同時與國外的商業(yè)化鐵基釬料相比,能顯著降低成本。本文制備了一種新型鐵基釬料,首先通過成分設(shè)計和優(yōu)化,研究了B、Mo元素的含量對釬焊搭接接頭剪切強度、界面微觀組織、接頭耐腐蝕性能以及釬縫顯微硬度的影響。在釬料成分優(yōu)化的基礎(chǔ)上,研究了釬焊溫度和保溫時間對搭接釬焊接頭剪切強度、界面微觀組織以及界面生成物的影響,并分析了T型釬焊接頭界面微觀組織和接頭溶蝕現(xiàn)象。主要研究結(jié)果如下。(1)B元素可以有效降低鐵基釬料合金的熔融溫度,提高釬料潤濕性能。隨著B含量從0-1wt.%含量變化時,釬料潤濕鋪展性能變好,但是釬縫中脆性相向母材擴散,導(dǎo)致接頭抗剪切強度降低。B元素為0.25 wt.%含量時,釬縫微觀組織均勻,耐腐蝕性能較好,釬焊接頭獲得最大抗剪切強度值71.2MPa。Mo元素可以使接頭顯微組織均勻,提高接頭的強度和耐腐蝕性能;隨著Mo元素含量從0.5-4wt.%的增加,釬縫組織越來越均勻,同時釬焊接頭的抗剪切強度值呈上升趨勢。Mo含量為3wt.%時,釬焊接頭的抗剪切強度值達到最大值71.2MPa;釬焊接頭在10%H2_SO_4溶液中的耐腐蝕性能最好。鐵基釬料的釬縫組織主要為魚骨狀的明暗交織區(qū)域,分別為韌性的富FeCrNi相和硬脆的富FeCrNiP相,并且韌性相包圍著硬脆性相將會阻止硬脆相向母材側(cè)生長伸展。(2)隨著釬焊溫度的升高,釬焊接頭剪切強度先迅速增加后逐漸降低;保溫時間對釬焊接頭剪切強度值影響亦呈現(xiàn)類似趨勢。在最佳工藝下:釬焊溫度1050℃、保溫時間20min,釬焊接頭獲得最大抗剪切強度值為77.0MPa,搭接接頭無未焊合區(qū)域,焊縫成型性好。不同釬焊溫度和保溫時間影響界面生成物的多少以及生成物在界面的分布,在試驗設(shè)定的釬焊溫度和保溫時間內(nèi),釬縫界面生成物主要為灰色韌性的FeCrNi相、黑色脆性的FeCrNiP相、MoPSi相,釬縫與母材連接界面含有點狀的Mo2C化合物相。隨著釬焊溫度的升高和保溫時間的延長,釬縫中Mo2C化合物相的生成量增大,FeCrNiP脆性相的生成量增多并向母材延伸,擴散反應(yīng)區(qū)增大。(3)T型釬焊接頭在1060℃、1070℃溫度、保溫時間20min時,釬角飽滿,釬縫成型性良好。當(dāng)保溫時間為50min時,在放置釬料部位的母材表面出現(xiàn)凹坑,T型接頭放置釬料部位發(fā)生溶蝕。(4)與赫格納斯公司的鐵基釬料F300以及商用鎳基釬料性能進行了對比,BJUT-Fe基釬料合金微觀組織均勻、熔融潤濕性能好、接頭抗剪切強度及耐腐蝕性高于F300釬料,低于鎳基釬料BNi2。
【關(guān)鍵詞】：EGR油冷器 鐵基釬料 熔融溫度 接頭強度 耐腐蝕性能 釬焊溫度 保溫時間 T型接頭溶蝕
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG454
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 選題背景及意義10-12
• 1.2 不銹鋼EGR油冷器真空釬焊技術(shù)研究進展12-20
• 1.2.1 釬料研究進展12-17
• 1.2.2 釬焊接頭形成機理研究進展17-20
• 1.3 釬焊EGR油冷器所用商用釬料存在的問題20
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容和目標20-24
• 1.4.1 本文研究的主要內(nèi)容20-22
• 1.4.2 研究目標22-24
• 第2章 試驗材料、設(shè)備及方法24-32
• 2.1 試驗材料24-26
• 2.1.1 母材24
• 2.1.2 釬料成分設(shè)計和制備24-26
• 2.2 釬焊試驗設(shè)備及工藝26-27
• 2.2.1 真空釬焊設(shè)備26
• 2.2.2 釬焊工藝26-27
• 2.3 性能測試設(shè)備及卡具27-32
• 2.3.1 釬料潤濕性能測試27-29
• 2.3.2 釬焊接頭力學(xué)性能測試29
• 2.3.3 接頭耐酸腐蝕測試29
• 2.3.4 釬料熔融溫度測試29-30
• 2.3.5 微觀組織分析30-32
• 第3章 鐵基釬料成分對304不銹鋼釬焊接頭組織和性能的影響32-52
• 3.1 釬料成分對合金熔融溫度的影響32-34
• 3.2 釬料成分對釬焊接頭界面微觀組織的影響34-37
• 3.2.1 釬縫顯微組織的金相觀察34-36
• 3.2.2 釬縫顯微組織的掃描電鏡觀察36-37
• 3.3 釬料成分對釬焊接頭性能的影響37-40
• 3.3.1 接頭界面剪切強度的影響37
• 3.3.2 釬焊接頭耐腐蝕性能的影響37-39
• 3.3.3 釬焊接頭顯微硬度的影響39-40
• 3.4 B元素含量對鐵基釬料釬焊接頭性能的影響40-44
• 3.4.1 B元素含量對釬焊接頭界面微觀組織的影響40-41
• 3.4.2 B元素含量對釬焊接頭性能的影響41-44
• 3.5 Mo元素含量對鐵基釬料釬焊接頭性能的影響44-50
• 3.5.1 Mo元素含量對釬焊接頭界面微觀組織的影響44-46
• 3.5.2 Mo元素含量對釬焊接頭性能的影響46-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 釬焊工藝對釬焊接頭性能的影響52-70
• 4.1 釬焊溫度對釬焊接頭組織和性能的影響52-58
• 4.1.1 釬焊溫度對搭接接頭組織和性能的影響52-56
• 4.1.2 釬焊溫度對T型接頭組織和性能的影響56-58
• 4.2 保溫時間對釬焊接頭組織和性能的影響58-63
• 4.2.1 保溫時間對搭接接頭組織和性能的影響58-62
• 4.2.2 保溫時間對T型接頭組織和性能的影響62-63
• 4.3 試驗研究的BJUT-Fe基釬料與其他釬料性能對比63-68
• 4.3.1 釬料潤濕性能對比64-65
• 4.3.2 釬焊接頭剪切強度對比65
• 4.3.3 耐腐蝕性能對比65-66
• 4.3.4 釬縫顯微組織對比66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的學(xué)術(shù)成果76-78
• 致謝78

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