為了改善Ni 基釬料釬焊接頭脆硬的共晶組織，本文采用BNi7 + 9% Cu 復(fù)合釬料對(duì)純鎳進(jìn)行真空釬焊。結(jié)果表明: 溫度越高，間隙越大，擴(kuò)散影響區(qū)越大，釬縫區(qū)顯微硬度越低，擴(kuò)散影響區(qū)顯微硬度越高。當(dāng)釬焊接頭間隙為30 μm，溫度960℃時(shí)，釬縫接頭主要由等溫凝固區(qū)、非等溫凝固區(qū)和擴(kuò)散影響區(qū)組成。等溫凝固區(qū)為富( Cr、Cu) 的γ( Ni) 固溶體，非等溫凝固區(qū)為γ( Ni) + Ni3P 共晶組織，擴(kuò)散影響區(qū)為少量的共晶組織和γ( Ni) 固溶體；而溫度980℃時(shí)，釬焊接頭是由中心的Ni3 P組織和擴(kuò)散影響區(qū)的γ( Ni) 固溶體組成。當(dāng)釬焊接頭間隙為100 μm 時(shí)，其擴(kuò)散影響區(qū)的范圍要比30 μm 的大，在960℃時(shí)，釬縫填充不好，有很多孔洞。

　　鎳基系列釬料釬焊接頭具有強(qiáng)度高、抗氧化、耐腐蝕，尤其是具有優(yōu)異的高溫性能，被廣泛的用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、工作條件惡劣的高溫組件中，特別在航空、航天領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。然而鎳基釬料中含有較多的B、Si 等元素降熔元素，易形成脆性共晶組織，致使釬縫變脆，也是裂紋產(chǎn)生的源頭。為了減少共晶組織對(duì)釬縫的影響，常常會(huì)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，進(jìn)而使已形成脆性共晶組織元素充分?jǐn)U散。

　　石昆等采用BNi2 釬料，對(duì)GH738 與GH4169鎳基合金進(jìn)行真空釬焊，發(fā)現(xiàn)隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，釬縫固溶體的含量增加，當(dāng)保溫45 min 時(shí)得到大部分為固溶體的釬縫。M. Pouranvari 等采用非晶態(tài)中間層Ni-Si-B( MBF30) 對(duì)GTD-111 鎳基高溫合金進(jìn)行瞬態(tài)液相連，在保溫75 min 后可獲得完全等溫凝固的固溶體組織。盡管長(zhǎng)時(shí)間保溫對(duì)形成固溶體有利，但是對(duì)于流動(dòng)性極好，對(duì)母材侵蝕較小的BNi7 釬料來(lái)說(shuō)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫達(dá)到完全固溶是不能實(shí)現(xiàn)的。所以為了降低BNi7 釬料中P 元素對(duì)釬縫的危害，可以添加額外金屬，使固溶體的量增加，同時(shí)降低脆硬的Ni-P 共晶組織含量，提高釬縫組織的性能。路文江等在鎳鎘硼硅系釬料中加入適量的銅，不但可以使釬料的熔點(diǎn)基本不變，而且還可以增加接頭內(nèi)的固溶體，減少釬料中的金屬間化合物，并且提高了釬縫的耐腐蝕性。

　　本文采用BNi7 釬料和純Cu 粉末制成復(fù)合釬料，對(duì)純鎳進(jìn)行真空釬焊，研究不同的釬焊參數(shù)下復(fù)合釬料形成內(nèi)部組織及顯微硬度，同時(shí)了解溫度對(duì)鎳基釬料組織分布的影響。

　　1、實(shí)驗(yàn)

　　BNi7 釬料是Ni-Cr-(P) 系釬料，為Ni-Cr-P 三元共晶組織。其化學(xué)組成如表1 所示，它的熔點(diǎn)為888℃，適宜釬焊溫度在927 ～1093℃之間。當(dāng)加入9% Cu 時(shí)，經(jīng)熱分儀測(cè)出，復(fù)合釬料的熔點(diǎn)為898℃。

表1 BNi7 的化學(xué)成分

　　采用BNi7 釬料粉末和純銅粉末，配制成質(zhì)量比為91∶ 9 的復(fù)合釬料，選純鎳做母材，其尺寸為20mm × 10 mm × 3 mm，真空釬焊前，首先用砂紙打磨，通過(guò)超聲波清洗15 min。然后將兩塊母材裝配成搭接接頭，中間用厚度為30 μm 鎳箔片控制釬焊間隙，如圖1 所示，并用中性膠固定釬料。釬焊試驗(yàn)在KJL-1 型多功能科教真空釬焊爐中進(jìn)行，真空度為5× 10^-3Pa，釬焊工藝分別為：溫度960℃、釬焊接頭間隙30，100 μm，保溫時(shí)間為30 min；溫度980℃、釬焊接頭間隙30，100 μm，保溫時(shí)間為30 min，試驗(yàn)采用隨爐冷卻方式。通過(guò)VHX-600 型超景深顯微鏡對(duì)釬焊接頭組織進(jìn)行觀察，再通過(guò)日立S-3400 掃描電鏡( SEM) 和能譜分析儀對(duì)接頭的成分進(jìn)行分析，最后通過(guò)HXD-1000TMC 型顯微硬度計(jì)對(duì)接頭進(jìn)行顯微硬度測(cè)試，載荷0. 245 N，加載時(shí)間15 s。

圖1 試樣裝配示意圖

　　3、結(jié)論

　　(1) 用鎳基釬料BNi7 + 9% Cu 釬焊純鎳時(shí)，當(dāng)釬焊接頭間隙為30 μm，溫度960℃時(shí)，釬縫接頭由兩邊富Cr、Cu 的γ(Ni) 固溶體、中間的γ(Ni) + Ni3P 共晶組織以及擴(kuò)散影響區(qū)少量的共晶組織和γ(Ni) 固溶體組成，而溫度980℃時(shí)，釬焊接頭是由中心的Ni3P 組織和擴(kuò)散影響區(qū)的γ(Ni) 固溶體組成。

　　(2) 相同的溫度下，間距越大，擴(kuò)散影響區(qū)越大，相同的間距下，溫度越高，擴(kuò)散影響區(qū)就越大。間距越大，內(nèi)部固溶體的含量越多，越不易形成連續(xù)的共晶組織，越有利于釬縫的力學(xué)性能。

　　(3) 不同釬焊參數(shù)下的釬焊接頭顯微硬度的分布都是中間高兩邊低。相同釬焊接頭間隙下，釬縫區(qū)溫度越高，其硬度越低，擴(kuò)散影響區(qū)恰好相反。相同溫度下，釬焊接頭的顯微硬度間距越大，硬度也是越低。