本文以汽车换向器为研究背景,采用商用NiCrP钎料和自制NiCrPCu粉末钎料及非晶态NiCrPCu箔钎料对石墨和铜进行钎焊。分析了钎焊工艺参数对接头组织和性能的影响,并探讨了连接机理。采用NiCrP钎焊可以实现石墨与铜的连接,接头结构为:石墨/Cr3C2反应层/Ni基固溶体+Ni3P[Cr]+Cr3C2反应相+Cu[Ni]固溶体/Cu[Ni]扩散层/Cu。在钎焊温度为950℃,保温时间为20min,5℃/s的冷却速度,得到的接头剪切强度最大为48.71MPa。使用NiCrP钎料连接石墨与铜的连接机理为:在石墨/钎料界面发生反应,生成Cr3C2反应层;在Cu/钎料界面发生Cu与Ni的相互扩散,两者之间形成冶金结合。采用NiCrPCu钎料连接石墨与铜,得到的钎焊接头组织与使用NiCrP钎料基本相同,为:石墨/Cr3C2反应层/Ni基固溶体+Ni3P[Cr]+Cu[Ni]固溶体/Cu[Ni]扩散层/Cu。当使用球磨7h的NiCrPCu粉末钎料在温度为950℃下钎焊,保温时间为10min时得到最高的接头剪切强度为52MPa。使用四种不同成分的非晶态NiCrPCu箔钎料成功实现了石墨与铜的连接,接头微观组织和使用粉末钎料相同。使用NiCrPCu粉末钎料连接的钎缝的电阻率最低为2.23×10-2Ω/m。非晶态钎料箔连接的接头电阻率有所提高,但是仍能满足实际使用的要求。钎焊石墨与铜的最佳钎焊工艺为:使用NiCrPCu粉末钎料,在950℃保温10min,得到的接头剪切强度为52MPa,钎缝电阻率2.23×10-2Ω/m。采用此工艺成功钎焊了石墨与铜的换向器。
第一章 绪论 9-22
    1.1 课题的背景和意义 9-12
        1.1.1 Cu 与石墨在能源领域的应用 9-10
        1.1.2 Cu 与石墨在汽车制造领域的应用 10-12
    1.2 碳材料的特性及连接的难点 12-13
        1.2.1 石墨的特点 12-13
        1.2.2 石墨和金属焊接的难点 13
    1.3 碳材料与金属的连接方法现状 13-19
        1.3.1 粘接 13-14
        1.3.2 扩散连接 14-15
        1.3.3 瞬时液相扩散连接 15-16
        1.3.4 钎焊 16-19
    1.4 钎料制备的研究现状 19-21
    1.5 本课题的主要研究内容 21-22
第二章 试验材料和方法 22-28
    2.1 试验材料 22-24
        2.1.1 母材 22
        2.1.2 钎料 22-24
    2.2 试验方法 24-26
    2.3 微观组织分析及性能检测 26-28
        2.3.1 微观组织分析 26
        2.3.2 性能测试 26-28
第三章 NiCrP 钎料连接铜与石墨接头的组织与性能 28-43
    3.1 接头组织 28-33
    3.2 钎焊温度对接头组织和性能的影响 33-36
    3.3 保温时间对接头组织和性能的影响 36-38
    3.4 连接压力对接头组织和性能的影响 38-40
    3.5 焊后冷却速度对接头组织和性能的影响 40-41
    3.6 本章小结 41-43
第四章 使用NiCrPCu 粉末钎料连接铜与石墨接头组织和性能 43-59
    4.1 机械合金化制备NiCrPCu 粉末 43-45
    4.2 钎料球磨时间对接头的组织和性能的影响 45-49
    4.3 钎焊温度对接头微观组织和性能的影响 49-51
    4.4 保温时间对接头组织和性能的影响 51-55
    4.5 钎焊压力对焊缝接头组织和性能的影响 55-56
    4.6 石墨/铜换向器的钎焊 56-58
    4.7 本章小结 58-59
第五章 非晶态NiCrPCu 箔钎焊石墨与Cu 接头的组织和性能 59-66
    5.1 钎料成分对其在石墨表面润湿性的影响 59-61
    5.2 钎料成分变化对接头微观组织和力学性能的影响 61-63
    5.3 钎料成分变化对接头电性能的影响 63-65
    5.4 本章小结 65-66
结论 66-67