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1、第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5章章 釬釬焊接焊接頭的形成頭的形成 釬焊包含兩個(gè)過(guò)程:一是釬料填滿釬縫的過(guò)程;二是釬料同母材相互作用的過(guò)程。如果使用釬劑,則還有一個(gè)釬劑的填縫過(guò)程. 并不是任何熔化的釬劑或釬料均能順利的填入任何焊件間的間隙中去,必須具備一定的條件,即:液體對(duì)固體的潤(rùn)濕以及釬縫的毛細(xì)作用是熔化釬劑或釬料填縫的基本條件.第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖1:液滴在固體表面的平衡條件-潤(rùn)濕角(接觸角) -固相-氣相界面張力 液-氣界面張力 固-液界面張力第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接

2、頭的形成釬焊接頭的形成圖2:兩平行板間液體的毛細(xì)作用u液體在兩平行板之間上升的高度: 式中:a-平行板間隙;-液體的密度;g-重力加速度; 注:h為正值時(shí)液體在間隙中上升; 為負(fù)值時(shí)下降.討論:對(duì)h的影響; a 對(duì)h的影響;結(jié)論:在為零時(shí)完全潤(rùn)濕;a小時(shí)才能保證釬料填滿間隙;第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 式中:-液體的粘度;討論: 對(duì)v的影響;h對(duì)v的影響;結(jié)論: 小時(shí)能迅速填滿間隙;h大時(shí),v小,固需要足夠的釬焊加熱保溫時(shí)間;第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成1.潤(rùn)濕性的評(píng)定 常借助試驗(yàn)方法來(lái)評(píng)定,常見的試驗(yàn)有: 1)測(cè)潤(rùn)濕角:把釬料放在母材上,采取相應(yīng)的去膜措施,在規(guī)定的

3、溫度下保溫一段時(shí)間后冷卻.2)測(cè)鋪展面積:試驗(yàn)方法同上,冷卻后測(cè)量鋪展面積.3)測(cè)釬料流動(dòng)距離:采用T型試件評(píng)定釬料的潤(rùn)濕性,一定體積的釬料放于T型試件一端的一側(cè),采用相應(yīng)的去膜措施,在規(guī)定的溫度下保溫一定的時(shí)間,冷卻后測(cè)釬料流動(dòng)距離.第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 式中:Vf-單位長(zhǎng)度的釬縫釬角的總體積; V-單位長(zhǎng)度雙層板上的釬料總體積; As-釬角的截面積; n-釬角數(shù); l-覆釬料板的寬度; -釬料層的厚度.圖3:釬焊時(shí)的流動(dòng)系數(shù)第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 釬料潤(rùn)濕性理論上從公式可以判定; 但是由于SG、LG、LS數(shù)據(jù)不全,且受實(shí)際條件的影響,不能用于指導(dǎo)實(shí)

4、踐. 實(shí)際判定釬料的潤(rùn)濕性從以下四個(gè)方面入手:2.12.1釬料和母材的成分釬料和母材的成分 釬料和母材在液態(tài)和固態(tài)下均不相互作用液態(tài)和固態(tài)下均不相互作用,則它們之間的潤(rùn)濕性很差潤(rùn)濕性很差; 若釬料能和母材相互溶解或形成化合物溶解或形成化合物,則液態(tài)釬料能很好的潤(rùn)濕母材潤(rùn)濕母材。2. 2. 釬料潤(rùn)濕性的影響因素釬料潤(rùn)濕性的影響因素第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成在釬料中添加合金元素改善釬料對(duì)母材的潤(rùn)濕性。如(圖4): Sn,Zn,Si與鐵形成金屬間化合物;Pd,Mn,Ni與鐵形成無(wú)限固溶體圖4:合金元素對(duì)銀銅共晶釬料 在鋼上鋪展面積的影響合金元素改善釬料潤(rùn)濕性的作用,主要取決于它們對(duì)液態(tài)

5、釬它們對(duì)液態(tài)釬料與母材的界面張力料與母材的界面張力 的影的影響。合金元素與母材存在作用響。合金元素與母材存在作用時(shí),均能使時(shí),均能使 減小。能與母材減小。能與母材無(wú)限固溶體的元素,可使得無(wú)限固溶體的元素,可使得 顯著減小,顯著減小,大大提高潤(rùn)濕性。第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 為了保證潤(rùn)濕性,選擇合適的溫度很重要,但是溫度過(guò)高,潤(rùn)濕性太強(qiáng),往往造成釬料流失,還會(huì)造成母材晶粒長(zhǎng)大,溶蝕等缺陷.2.22.2溫度的影響溫度的影響第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 在有氧化膜的金屬表面上,液態(tài)釬料往往凝聚成球狀,不與金屬發(fā)生潤(rùn)濕.由于氧化物的表面張力比金屬本身要小很多(即使SG減

6、小),使的SG LS,出現(xiàn)不潤(rùn)濕現(xiàn)象,因此,釬焊時(shí)要求去膜.第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成2.4 2.4 釬劑的影響釬劑的影響 釬焊時(shí)使用釬劑可以清除釬料和母材表面的氧化膜,改善潤(rùn)濕,存在釬劑時(shí),釬料鋪展平衡方程變?yōu)?圖7:使用釬劑時(shí)液滴在固體表面的平衡釬劑的作用釬劑的作用: :減小減小LFLF, ,增大增大 SFSF2.52.5母材表面狀態(tài)母材表面狀態(tài)( (粗糙度粗糙度) )的影響的影響圖8:表面處理對(duì)Ag-20Pd-5Mn釬料在不銹鋼表面鋪展面積的影響(1095)第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成2.62.6表面活性物質(zhì)的影響

7、表面活性物質(zhì)的影響潤(rùn)濕性提高.第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成推動(dòng)力推動(dòng)力-濃度梯度濃度梯度( (嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)是化學(xué)位梯度嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)是化學(xué)位梯度) )分類:分類: 一是母材向液態(tài)釬料中的溶解一是母材向液態(tài)釬料中的溶解(即通常說(shuō)的溶解); 二是釬料組分向固態(tài)母材中的擴(kuò)散;二是釬料組分向固態(tài)母材中的擴(kuò)散;相互作用步驟:釬料組分向母材中擴(kuò)散達(dá)到飽和后,母材才向釬料中溶解。 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖9:溶蝕缺陷a)溶蝕,b)溶穿1.1.母材向液態(tài)釬料中的溶解母材向液態(tài)釬料中的溶解第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖圖1010

8、:A A與與B B形成簡(jiǎn)單固熔體形成簡(jiǎn)單固熔體u母材與釬料固態(tài)下無(wú)互溶,液態(tài)下完全互溶母材與釬料固態(tài)下無(wú)互溶,液態(tài)下完全互溶第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 如果所用的釬料為AB的共晶合金E,則A在B中的溶解量就取決于線段(l-l1)的長(zhǎng)度。此時(shí)可以認(rèn)為是釬料中已經(jīng)預(yù)先溶解了“l(fā)1”這么多的A。所以此時(shí)的最大溶解量為(l-l1)。若共晶點(diǎn)E越靠近母材A,則(l-l1)線段就越短,A的溶解量就越少。因此為了減少母材向釬料中的溶解,可在釬料中加入母材成分。圖圖1010:A A與與B B形成簡(jiǎn)單固熔體形成簡(jiǎn)單固熔體第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖圖1111:A A與與B B

9、共晶狀態(tài)圖共晶狀態(tài)圖第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成 圖圖12 釬縫圓角處鎳的溶解深度釬縫圓角處鎳的溶解深度 圖圖13 Ni-B,Ni-Be,Ni-Si狀態(tài)圖狀態(tài)圖 1.Ni-4B,2.Ni-4Be,3.Ni-11Si 的富鎳部分示意圖的富鎳部分示意圖第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成1.2溶解速度與溫度的關(guān)系 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖圖1515:CuCu在在SnSn中的溶解中的溶解速度曲線速度曲線第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖圖15:溶解速度與溫度的關(guān)系:溶解速度與溫度的關(guān)系第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章

10、 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成dtdxdCDSdm第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成)exp(0RTQDD第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖16:銅釬焊鐵時(shí),銅在擴(kuò)散區(qū)中的分布1.保溫1分鐘,2.保溫1小時(shí) 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖17:Al-28Cu-6Si釬料釬焊鋁合金時(shí)的金相組織 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成圖18: 產(chǎn)生晶間滲入的系統(tǒng)典型狀態(tài)圖(a)簡(jiǎn)單

11、共晶型,(b) 存在中間相型 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成釬料與母材之間的擴(kuò)散圖19:含硼鎳基釬料釬焊不銹鋼時(shí)的晶間滲入 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成釬縫組織示意圖1-擴(kuò)散區(qū),2-界面區(qū),3-釬縫中心區(qū) 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成用Ni-Cr-Si-B釬料釬焊不銹鋼小間隙釬縫的顯微組織 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成銅-鎳二元合金狀態(tài)圖 銅釬焊鎳時(shí)的組織形 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成銅-錳二元合金狀態(tài)圖 銅釬焊錳時(shí)的組織形態(tài)

12、第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成鋁-硅二元合金狀態(tài)圖 鋁硅釬焊鋁時(shí)的組織形態(tài) 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成典型二元合金 共晶類型狀態(tài)圖 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成Bi-Cd接頭 Sn-Zn接頭 Sn-Bi接頭共晶型釬焊接頭的組織形態(tài)第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成鎘-硒二元合金狀態(tài)圖 鎘硒接頭中的化合物型接合區(qū) 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成形成化合物的典型二元合金狀態(tài)圖 第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5 5章章 釬焊接頭的形成釬焊接頭的形成第第5

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