銅合金與無錫不銹鋼的真空釬焊研究

液體火箭發動機的噴注器通常由耐熱無錫不銹鋼、高溫合金、銅合金等材料焊接而成。噴注器在工作時需要承受液、氣介質的高壓、高溫作用。噴注器的釬焊縫既起到強度連接作用，又起到密封隔離作用，因此對焊縫質量要求很高。噴注器屬于異種材料焊接，由于銅合金、無錫不銹鋼性能差別大，且噴注器的結構復雜，焊縫多，只能采用釬焊的方法進行連接。

　　實驗用QCr0.8母材的尺寸為50mm×50mm×20mm，并在50mm×50mm面中間鉆Φ16mm的孔；1Cr18Ni9Ti母材是規格為Φ16mm×2mm的管材。

　　考慮到噴注器的工作條件、零件材料化學成分及物理性能的差別，選擇采用接頭強度、導熱性、塑性等綜合指標均較好的銀基釬料。銀基釬料是一種銀或銀基固溶體組織的合金，具有優良的工藝性能、不高的熔點、良好的潤濕性和填縫能力，并且強度高、塑性好、耐蝕性優良，因而得到了廣泛的應用。常用的銀基釬料都含有銀和銅，添加銅可降低銀的熔化溫度，又不會形成脆性相。銀銅合金的組織為固溶體+共晶體。同時考慮到QCr0.8和1Cr18Ni9Ti的熱處理制度和節約成本的需要，選擇加有鋅、隔、鎳、錳等元素的多元合金釬料，加入鋅可降低銀銅合金的熔點，加入錳能改善銀對鋼的潤濕性，提高銀基釬料的強度，特別是高溫強度。通過對比分析，最終選擇了釬焊溫度較高的Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7釬料。該釬料的熔化溫度為725～810℃，釬焊溫度為850～910℃，對鋼和銅合金具有良好的潤濕性，其抗剪強度為260MPa。銅合金與無錫不銹鋼真空釬焊之前，必須清除表面附著油污、氧化膜等，否則將會阻礙釬料在其表面上的潤濕。為降低這種影響，同時增加釬焊料在母材表面的潤濕性及漫流能力，實驗采用酸洗+鍍層的方法進行表面處理。

　　通過研究確定了銅合金與無錫不銹鋼（QCr0.8與1Cr18Ni9Ti）的最佳釬焊溫度、保溫時間等工藝參數（加熱溫度895～920℃，保溫時間10～15min）。獲得了內外部質量、密封性能優良的接頭。從接頭微觀組織上看，銅合金與無錫不銹鋼母材均與Ag37.5Cu48Zn5.6Mn8.7釬料發生了良好的化學反應，形成了一個完整的統一體，釬縫結合緊密，釬縫內未見其它缺陷，因而大大提高了銅合金與無錫不銹鋼噴注器結構真空釬焊接頭的性能。