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工业中钢材除可以使用普通的熔化焊焊接外,在特殊工况下要使用钎焊作为其连接手段。Ag-Cu-Zn-Cd系钎料以较低的熔化温度、窄的熔化温度区间、优异的接头钎焊组织在工业中曾广泛使用。至上世纪80年代,由于钎料中的镉元素对神经系统有巨大伤害的事实为世人所知后,在欧洲兴起了替代此系钎料的运动。至本世纪初大多数的含镉钎料都得到了替代,但是在钎焊钢材的领域中,替代Ag-Cu-Zn-Cd系钎料依然存在困难。在各种钎料系的选择过程中,Cu-P系钎料以最为接近此系钎料的熔化温度和钎焊强度的性质,进入了钎焊研究者的视野。本文在环保和降低钎料成本的前提下,以Cu-P系钎料为研究对象,通过对元素间的反应特性分析和Cu-Sn-P三元合金室温截面相图,优化Cu基钎料各组分。用实验研究和理论分析相结合的方法,对钎料的微观组织、接头性能以及界面反应进行了研究,并从中选出较为理想的Cu基钎料。钎料微观组织分析表明,钎料主要由富Cu相、Cu-P化合物(主要是Cu3P)、Cu-Sn化合物相(Cu5.6Sn和Cu81Sn22化合物)、Ni-P化合物(主要是Ni2P)化合物相以及其它化合物(如Ni3Sn、Cu3Sn等)。随着元素Sn含量的增加,钎料组成相的比例会发生变化,并有Cu81Sn22化合物相出现,铜基固溶体含量上升;而随着元素Ni的加入,钎料中锡青铜相被细化并把Cu-P共晶排斥于晶界处,并会形成新的Ni2P相;随着元素P含量的增加,钎料的微观组织中Cu3P含量增加,当含P量继续增大时,Cu3P相在金相中消失,共晶状组织分布增加。对钎料进行差热分析,大部分设计钎料的熔化温度为600℃左右,但固液温度区间从20℃~65℃不等。试验采用氩气保护高频感应钎焊方法,对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行钎接试验。钎焊接头采用压剪试验测试强度,并利用SEM、XRD等测试手段分析各种元素对于钎缝组织的影响,结合差热分析对钎料进行综合性能评定。在研究过程中发现Ni、Sn和P对于钎缝有不同的作用方式;元素间形成的化合物相和固溶体相在钎缝中的分布对于钎焊强度有明显的影响。