粉末冶金钎焊料配方的的研究.doc

粉末冶金钎焊料配方的 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熟阶段的粉末冶金新技术的基础上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零件的几何形状复杂程度也受到冷模压的制约。PM新技术的出现和产业化对PM零件在汽车上的应用起到了重要的推动作用。 图一 粉末冶金行星架产品结构图 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、钎焊材料成份的含量、种类对强度、韧性、硬度等力学性能影响很大。中采取可保证焊接质量，低于一定的密度(6.5g/cm3)的材料几乎不能采用进行焊接，因为低的强度不允许材料吸收能量; 烧结材料内部的孔隙吸附了大量的气体，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。材料中含有的低熔点物质较多且偏析于层间，在焊接热应力作用下产生裂纹。解决热裂纹的办法一是根据裂纹的性质合理地改善材料的合金系统，如添加一定的、Mo、W、都能有效地防止裂纹，二是限制有害杂质S、P的含量g/cm3） 流动性（s/50g） 成形性（g/cm3，542Mpa） 3.02 34.5 7.0 粒度组成（Wt%） +250μm -250/+150μm -150/+45μm -45μm 痕量 9.3 66.3 24.4 材料 化学成分（Wt%） 极限拉伸强度（MPa） 伸长率（%）（25.4mm） Fe Cu C Ni Mo 其它 CPF006 92.4 2.5 0.6 3.5 0.5 0.5 987，965，977 0.8，0.72，0.84 表二行星架与行星齿轮架硬度表（HB） 号 1 2 3 4 5 行星架 160 161 160.5 160 162 行星齿轮架 118 115 120 116 125 四、钎焊的工艺研究 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。 因此选择粉末冶金钎焊剂时，一定要从母材、钎焊料、钎焊方法、钎焊加热温度及时间、焊缝形状等具体因素出发。 4.1母体材料的选择 从上述论证中已对母体材料进行了选择，这里不再论述。 4.2钎焊接头的设计：接头设计的变化对钎焊特性的影响，充分表现在接头间隙对钎焊强度的影响，合理设计接头的间隙，会导致焊缝的强度超过母体的强度，导致接头强度比钎料自身强度高许多的原因是薄的钎料层的截面收缩被抑制，因此，钎料处于非常高的三项应力状态，这将增加它的强度值，随着接头间隙的增加，抑制收缩的能力减弱或者消失，接头强度接近于钎料的自身强度。 结合粉末冶金零件成形特点、零件自身的结构特点以及对后续钎焊料的选择、钎焊温度的影响等。对接头的设计把握如下原则： 首先保证保证钎焊料的流动的要求，粉末冶金零件结构比较疏松，晶界清晰，钎料在熔化时容易被表面溶渗，为保证满意的流动性，在钎料以及母体材料被均匀加热的过程中，需要钎料流动很长的焊缝；其次采