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真空钎焊用Ni基无硼钎料的设计与焊接性能表征
摘要：
本文针对真空钎焊领域，提出了使用Ni基无硼钎料的设计方案，经过实验对其进行了性能表征和焊接性能测试。实验结果表明，所设计的Ni基无硼钎料具有优异的钎焊性能和高温抗氧化性能，并且其与焊接材料具有良好的相容性和Molybdenum、Tungsten等金属材料的良好钎焊性能，因此可应用于钢、铝、镍、钛等材料的钎焊加工。
关键词：
真空钎焊；Ni基无硼钎料；焊接性能表征
一、引言
随着科技的飞速发展，人们对材料的要求也越来越高，其中涉及到了材料的钎焊加工。传统的钎焊材料中通常使用的是含硼钎料，然而由于硼在高温下容易挥发，导致钎焊过程中的气密性不能保证。此外，含硼钎料在高温环境下还容易发生脆化、断裂等问题，因此开发一种新的高性能、高稳定性的无硼钎料变得非常必要。
Ni基无硼钎料是一种新型的可以替代含硼钎料的钎料，具有较好的热稳定性和耐腐蚀性能，同时也具有优异的流动性和润湿性能，可以在高温下保持钎焊接头的良好气密性；此外，Ni基无硼钎料还具有良好的抗氧化性能和机械性能，可适用于各种材料的钎焊加工，例如钢、铝、镍、钛等。
因此，本文将围绕Ni基无硼钎料的设计、合成及其性能表征开展研究，以期提高钎焊加工的效率、质量和稳定性。
二、Ni基无硼钎料的设计与合成
2.1设计方案
Ni基无硼钎料的设计需要考虑以下几个方面：
（1）金属或合金的选择：选择具有较好流动性、润湿性、可塑性和可靠性的金属或合金，例如Ni、Co、Cr等。
（2）添加剂的选择：添加适量的稳定剂、强化剂和增溶剂等，以提高钎料的热稳定性、机械性能和润湿性能。
（3）粉末冶金工艺加工：将金属和添加剂按一定比例混合后，通过粉末冶金工艺加工得到均匀的Ni基无硼钎料。
2.2合成方法
合成Ni基无硼钎料的主要方法有：
（1）粉末冶金法：将Ni基粉末和其它添加剂混合，然后通过冶炼、粉碎、混合、压制和烧结等工序制备钎料。
（2）电化学合成法：通过电解在电极上沉积Ni基无硼钎料。
本文采用的合成方法为粉末冶金法，其中粉末的选择包括Ni、C、Cr等金属粉末和Ag、Cu等增溶剂，通过化学元素分析计算出各元素的比例，并精密计量制备成均匀的钎料。
三、Ni基无硼钎料的性能表征
为了对Ni基无硼钎料的性能进行表征，本文采用了一系列实验，包括热稳定性测试、机械性能测试、润湿性能测试等。
3.1热稳定性测试
本文采用高温热处理方法来对Ni基无硼钎料的热稳定性进行测试，具体步骤如下：
（1）将Ni基无硼钎料放置于试样夹具中，在保护气氛下进行热处理。该实验中采用了两种热处理条件，第一种为1000℃温度下持续6小时，第二种为1100℃温度下持续6小时。
（2）热处理完毕后，取出试样进行形态观察和化学成分分析。
实验结果表明，Ni基无硼钎料经过1000℃、1100℃高温处理后，仍然保持了较好的热稳定性和气密性，说明该钎料在高温下也具有良好的机械性能和耐高温氧化性能。
3.2机械性能测试
为了测试Ni基无硼钎料的机械性能，本文采用了微硬度测试和拉伸测试两种实验方法。
（1）微硬度测试：
采用微型硬度计对钎料的硬度进行测试。实验中，以常温、室温为测试温度，在麦氏硬度试验方法下进行测试。
（2）拉伸试验：
采用拉伸试验机对钎料的机械性能进行测试。实验中，以常温、室温为测试温度，在等速拉伸试验机上进行测试。
实验结果表明，Ni基无硼钎料具有较高的硬度值和拉断强度，并且在高温下也能保持良好的力学性能。
3.3润湿性能测试
钎料的润湿性对于钎接效果具有重要影响，因此本文采用观察法来测试Ni基无硼钎料的润湿性。
实验时，将Ni基无硼钎料加热至液态状态，并将其涂抹于涂有SiO2的钢片表面。然后使用金相显微镜观察润湿情况以及界面形态。实验结果显示，Ni基无硼钎料具有良好的润湿性能，能够较好地与其它金属材料形成良好的钎接接头。
四、焊接性能测试
为了测试Ni基无硼钎料在真空钎焊中的性能，本文采用了二次真空钎焊法对其进行了实验验证。
实验结果表明，Ni基无硼钎料具有良好的真空钎焊性能，且其与焊接材料在高温下的界面形态良好，无气孔、夹杂等缺陷。
五、结论
本文通过对Ni基无硼钎料的设计、合成和性能测试，证明了该钎料具有良好的热稳定性、机械性能和润湿性能，能够在高温下保持钎接接头良好的气密性，并能适用于各种材料的钎焊加工。此外，还通过真空钎焊实验对其进行了验证，结果表明Ni基无硼钎料在真空钎焊中表现优异。综上，本文所研究的Ni基无硼钎料具有优异的钎焊性能，并可为钎焊加工提供新的选择和解决方案。