基于W-Fe-Cr混合粉末中间层的钨/钢连接研究

作者：杨宗辉^*; 沈以赴; 张旭; 李晓泉; 成家林; 初雅杰

来源：稀有金属与硬质合金, 2022, 50(04): 46-50.

DOI：10.19990/j.issn.1004-0536.2022.04.046.05

• 钨/钢连接
• 高密度合金层
• W-Fe-Cr混合粉末
• 高能球磨
• 钎焊
• 固相烧结

以质量百分数组成为90W-8.5Fe-1.5Cr的W-Fe-Cr混合粉末为中间层，纯铜箔为钎料，采用1 120℃保温60 min并加压5 MPa的工艺参数，对纯钨和0Cr13Al钢进行真空连接。利用激光粒度分析仪、SEM、EDS和电子万能试验机等手段研究了W-Fe-Cr混合粉末形态、粒度分布以及接头的微观组织、成分、机械性能、剪切断口特征。结果表明，接头由钨母材/W-Fe-Cr高密度合金层/钢母材三部分组成，其中W-Fe-Cr高密度合金层由W-Fe-Cr混合粉末中间层固相烧结形成；W-Fe-Cr高密度合金层/钨母材界面通过极薄的钎缝实现钎焊连接；W-Fe-Cr高密度合金层/钢母材界面则通过先钎焊再固相扩散焊的机制连接。高能球磨制备W-Fe-Cr混合粉末对较小连接压力下生成均匀化、致密化的W-Fe-Cr高密度合金层具有关键作用。钨/钢接头剪切强度为41 MPa,断裂发生在W-Fe-Cr高密度合金层/钨母材结合界面，断面呈现为脆性断裂特征。本研究为线膨胀系数可调且不含活性元素Ni的钨/钢连接中间层设计提供了新思路，为进一步提高钨/钢连接结构在核聚变堆中的适用性进行了有益探索。

• 单位
  南京航空航天大学; 南京工程学院