粉末冶金钎焊料配方的研究

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1、粉末冶金钎焊料配方的研发摘要：钎焊是依靠钎料的熔化流动和凝固形成致密焊缝、牢固接头的方法，钎焊仅是钎料熔化、母材不熔化，在钎焊过程中，将钎焊组件的温度提高到钎料熔点以上，熔化的钎料和母材的相互作用导致在钎料凝固时生成冶金结合；在钎焊形成中，液滴在固体表面的湿润现象和流动性是最基本的模型，母材被钎料湿润对于保证他们紧密接触并形成良好的接触是必须的，这些现象的驱动因素是表面能的热力学概念，以及发生在钎焊过程中化学反映生成相形成的自由能，在湿润条件被建立后，毛细现象导致液体钎料流动，起到了使用液体金属填充接头间隙的作用，无论润湿性还是流动性都受界

2、面间的化学反应和钎料本身的影响。润湿性以及流动性最终影响接头的性能。关键词：粉末冶金钎焊镍基钎料焊接接头基体材料湿润性前言：粉末冶金(PM))是制造金属、金属间化合物、金属一非金属化合物粉末和利用这些粉末通过成形一烧结制造工程材料、功能材料及其异型制品的工艺技术。粉末冶金是使材料高性能化、多功能化、复合化、超精细化、纳米结构化和使制品高强化、形状复杂化、微型化、精密化的制造技术。也是高效、节能、节材、环境友好、低成本、大批量的生产工艺。由于相邻学科和相关技术的相互渗透和结合，更赋予了粉末冶金新的发展活力。在对进入产业化而迅速成长和开发趋于成

3、熟阶段的粉末冶金新技术的基础上，已经在机械制造、汽车、电器、航空等工业领域获得广泛应用。第17页共17页PM新技术在汽车用零部件生产中的推广应用现在在汽车上应用的PM零件的生产仍以冷模压一烧结工艺为主。虽然其产品的精度、复杂程度、性能稳定性和成本等方面均有长足的进步，但零件的几何形状复杂程度也受到冷模压的制约。PM新技术烧结焊接的出现和产业化，对PM零件在汽车上的应用起到了重要的推动作用。一、产品介绍行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星托架和行星齿轮等元件组成，行星架总成是变速箱、分动箱行星

4、齿轮机构齿轮组的的核心零件。其传统制造模式为钢件机加工后焊接在一起，然后在补充大量的机加工完成改零件的主要工艺，结构简图见图一，其组件行星架为带有孔的相对平的板，行星齿轮架为带有板且由板横向延伸的支腿；压制后一个组件和另一个组件的支腿邻接进行组装在一起，烧结焊接完成即为该零件的主要制造工艺，烧结钎焊技术适应结构此类复杂的零件，大大降低成本，减轻质量。烧结和钎焊一次完成，质量降低60％ 以上，机加工量减少70％以上，东风汽车有限公司粉末冶金厂成功研制开发了烧结焊接的粉末冶金特种工艺，填补了粉末冶金行业特种工艺应用的空白。第17页共17页图一粉

5、末冶金行星架产品结构图二、产品分析由于行星架机械加工材料利用率不高且难于机械加工，成本消耗较大，这迫切需要一种新的加工方式代替原有的机加工方式；行星架形状由于有横贯槽的存在，传统加工方式以及成形方法难以成形，而通用加工方法为两件分别机加工后然后焊接在一起。从图示中可以看出两件的机加工难度较大，不能适用批量生产，且在焊接过程中存在一定缺陷；随着粉末冶金冷压技术的提高，由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，从两种分体来看，非常适合于粉末冶金的生产，但粉末冶金由于孔隙孔隙的数量、形态和分布影响材料的物理性能如热传导率、热膨胀率和淬硬性等，这些

6、物理性能直接影响材料可焊性，使焊接较同成份的材料相比不具有焊接性能。三、钎焊材料选择材料的成分以及母体密度为影响焊接质量的主要因素之一3.1母体材料成分的研究：材料成份的含量、种类对零件的强度、韧性、硬度等力学性能影响很大。首先怎样在材料中采取稳定的组织成分可保证焊接质量，第17页共17页从而达到连接的目的，而后又能够达到烧结零件的目的；其次怎样使两压坏间产生适量的扩散层，既能维持大部分铁基零件的原有特性首先，又能存留大部分钎焊于粉末冶金两界面之间，形成高强度的结合性能。再次，原材料应满足母体性能的要求，所以原材料应该具备以下四个方面的性能

7、：（1）粉末必须具备稳定的粒度分布与粒度组成且化学成分均匀、无偏析、稳定的流速以及稳定松装密度等重要特性。避免在烧结焊接中因温度和时间及压坯密度不均匀等造成的扩散不充分而引起组织不均匀，并使零件性能产生波动以及降低连接质量，而采用无偏析粉末原料的，这类现象很少发生，（2）要求材料具有较好的尺寸变化稳定性，以满足零件的高精度要求。（3）材料烧结后具有高的强度和一定的韧性，满足预先设定的要求。同时，零件有耐磨性要求，所以零件必须有良好的淬透性，热处理时达到较高的硬度。（4）低于一定的密度(<6.5g/cm3)的材料几乎不能采用进行焊接，因为低的

8、强度不允许材料吸收能量;烧结材料内部的孔隙也吸附了大量的气体，密度不仅对焊接强度而且对焊接缺陷特别是气孔影响很大，低于一定密度的烧结材料焊后强度低，气孔多。因此要求材料压缩性能好