摘 要

Ti(C,N)陶瓷是一种常见的金属基陶瓷，作为一种先进的模具材料，仍然存在脆性大，拉伸强度低，变形困难等问题。当使用普通的钎料进行焊接时，由于热膨胀系数的差异会使焊接后接头的残余应力大，从而使接头的强度降低。本次课题旨在通过添加Mo颗粒来降低Ag-Cu-Ti钎料与Ti(C,N)陶瓷之间的热错配，减小冷却到室温时的残余应力，从而提高了接头的强度。

本文研究发现采用Ag-Cu-Ti Mo的复合钎料焊接Ti(C,N)陶瓷与45钢，在920℃保温20min时，随着Mo含量的增加，Ti(C,N)陶瓷与钎料的界面反应层变薄，钎料合金区Ag、Cu固溶体变得更加细小且Ag、Cu的共晶成分明显减少。而接头的剪切强度则随着Mo含量的增加，接头剪切强度先增加，后减少，但均大于不加Mo的Ag-Cu-Ti钎料所钎焊的接头，在Mo含量达到8wt.%时达到峰值282MPa。

因此，本文研究认为，在Ag-Cu-Ti钎料中添加一定量的Mo制成复合钎料对于Ti(C,N)陶瓷的钎焊接头强度有一定的加强效果。

关键词：碳氮化钛陶瓷；Ag-Cu-Ti基复合钎料；钎焊；显微组织；力学性能；

Abstract

Ti(C,N) ceramics is a common metal-based ceramics, as an advanced mold material, there are still brittle, low tensile strength, deformation and other problems. When welding is performed using ordinary brazing filler metal, the residual stress of the joint after welding is large due to the difference in thermal expansion coefficient, so that the strength of the joint is reduced. The purpose of this paper is to reduce the thermal mismatch between Ag-Cu-Ti brazing filler metal and Ti(C,N) ceramics by adding Mo particles to reduce the residual stress when cooling to room temperature, thus improving the strength of the joint.

In this paper, it is found that Ti(C,N) ceramics and 45 steel are welded with Ag-Cu-Ti Mo composite brazing filler metal. When the content of Mo is increased at 920 ℃ for 20min,Ti(C,N) The interfacial reaction layer of the material is thinner, and the Ag and Cu solid solution in the brazing alloy alloy region becomes finer and the eutectic composition of Ag and Cu is obviously reduced. The shear strength of the joint increases and decreases with the increase of the Mo content, but decreases with the increase of the Mo content. However, when the Mo content of the Ag-Cu-Ti brazing filler metal is less than 8wt .% Reached a peak of 282MPa.

Therefore, it is suggested that the addition of a certain amount of Mo in Ag-Cu-Ti brazing filler metal has some reinforcing effect on the brazing joint strength of Ti(C,N) ceramics.

Keywords: Ti(C,N) ceramics, Ag-Cu-Ti based composite filler, Brazing, Microstructure, Mechanical properties.

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的背景、目的及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3 陶瓷的连接方法 3

1.4陶瓷的钎焊 3

1.4.1陶瓷钎焊的分类 3

1.4.2 陶瓷的润湿性原理 4

1.4.3 接头残余应力分析及缓解措施 6

1.5 本文的主要研究内容 8

第2章 试验材料及试验方法 9

2.1 试验材料与试验设备 9

2.1.1 试验材料 9

2.1.2 钎料的制备 11

2.2 试验设备和钎焊工艺 12

2.3 材料的组织性能分析 14

2.3.1扫描电镜观察 14

2.3.2 能谱分析 14

2.3.3 焊接接头的性能测试 14

第3章 Ag-Cu-Ti Mo钎焊Ti(C,N)陶瓷/45钢组织性能研究 15

3.1 前言 15

3.2 复合钎料钎焊Ti(C,N)陶瓷的接头显微组织分析 15

3.3 钎料内Mo含量对接头显微组织及力学性能的影响 18

3.3.1 钎料内Mo含量对接头显微组织的影响 18

3.3.2 钎料内Mo含量对接头力学性能的影响 19

第4章 结论与展望 21

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1课题研究的背景、目的及意义

当今世界，随着科学技术的飞速发展，材料的运用领域也越来越广泛，而且发展方向也向轻质量、高强度、高耐热耐磨性等等方向转变，材料的发展一直以来都是现代科学技术发展的基础，而随着科学技术的飞速发展，传统的金属材料已经渐渐无法满足科学技术发展的需求，这时陶瓷因为它优良的性能开始渐渐进入人们的视野中。

目前，具有优良性能的陶瓷材料也在各个领域得到广泛运用，特别发达国家更是对陶瓷材料显示出足够的重视。美国、日本及欧洲各国开始大量投资支持陶瓷材料的研究。

Ti(C,N)是金属陶瓷家族中的一员，作为一种先进的模具材料，其具有较好的高温强度、硬度和耐磨性，优良的抗氧化能力、耐腐蚀性能和化学稳定性，在机加工和模具制造领域得到了广泛的应用，加之地壳中Ti资源储量丰富，成为了研究的热点。

但是，Ti(C,N)陶瓷和大多数陶瓷一样，脆性较大，拉伸强度低，变形困难，不易切削加工，所以难以做出形状复杂的部件，这很大程度上限制了Ti(C,N)陶瓷材料的发展，随着科学技术的发展，人们发现可以通过陶瓷与陶瓷，或陶瓷与金属的连接来扩大陶瓷材料的运用，得到形状复杂的陶瓷材料构件，这无疑是陶瓷材料研究的一大进展，可以显著提高陶瓷材料的应用领域。在研究过程中，人们一般通过金属钎料来进行陶瓷材料的连接，这是一种典型的异种材料连接，需要运用到许多方面，各个学科的知识，其中包括焊接以及材料学，对这些问题进行认真仔细的研究讨论，有助于向异种材料连接提供理论指导^[1]。