真空釬焊不銹鋼EGR冷卻器用高溫釬料研究進(jìn)展

李 紅 ，李云月 ，栗卓新 ，JACEK Senkara，莊鴻壽 ，陸青松

（1.北京工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100124；2.華沙理工大學(xué) 焊接工程系，波蘭 華沙 999038；3.北京航空航天大學(xué) 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，北京 100191；4.浙江銀輪機(jī)械股份有限公司，浙江 天臺 317200）

0 前言

隨著汽車產(chǎn)量的增加以及人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，汽車尾氣排放對環(huán)境的污染問題引起了人們的關(guān)注，汽車尾氣凈化處理將是未來的發(fā)展方向。汽車尾氣可以通過廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)進(jìn)行凈化處理。廢氣通過EGR冷卻器冷卻后再返回氣缸，可以有效地減少其中的NOx和微粒。EGR冷卻器已成為汽車中最重要的部分之一[1]。EGR冷卻器的芯子結(jié)構(gòu)是由真空釬焊技術(shù)制造的[2]。EGR冷卻器的工作環(huán)境特殊，要求其具有高強(qiáng)度、高耐腐蝕性和抗氧化性，釬焊材料是其必須考慮的因素。因此，本研究重點(diǎn)探討了釬焊不銹鋼EGR冷卻器用高溫釬料的研究進(jìn)展。

1 EGR冷卻器用釬料

1.1 銅基釬料

銅基釬料普遍熔點(diǎn)較低，釬焊溫度較低，在不銹鋼上的鋪展性能好，制作成本也較低，其通過真空釬焊得到的釬焊接頭強(qiáng)度高，因此應(yīng)用較廣[3]。常用的銅基釬料及成分如表1所示。

表1 不銹鋼真空釬焊所用釬料化學(xué)成分及熔化特性[3]Table 1 Chemical composition and melting characteristics of brazing filler metal for stainless steel vacuum brazing[3] %

銅基釬料中加入Zn元素可制備Cu-Zn系釬料，Zn是一種低熔點(diǎn)合金，Zn的加入能降低Cu-Zn系釬料的熔點(diǎn)[4]，但是在釬焊過程中當(dāng)溫度達(dá)到Zn元素的熔點(diǎn)時(shí)，Zn元素?fù)]發(fā)，進(jìn)而使釬料熔點(diǎn)升高，釬焊接頭生成氣孔，降低釬縫的致密性。

Cu-Mn系釬料釬焊接頭性能較好，因此應(yīng)用較為廣泛。在銅基釬料中加入合金元素Mn能使釬料具有較好的塑性并且提高釬料在母材上的鋪展能力。由于Mn元素的熔點(diǎn)低，當(dāng)釬焊溫度高時(shí)同樣容易揮發(fā)，因此對于Cu-Zn-Mn系釬料，在真空釬焊時(shí)可在抽真空后通入少量氬氣進(jìn)行保護(hù)。

Cu-P系釬料因具有較低的熔點(diǎn)曾得到廣泛使用，但是其釬焊接頭會產(chǎn)生大量的Cu3P脆性相，目前使用較受限制[4]。

Chung-Yun Kang[5]等研究了用銅基釬料（Cu-Si與Cu-Al）氣體保護(hù)釬焊鐵素體不銹鋼時(shí)界面組織對釬焊接頭拉伸性能的影響。研究表明熔融區(qū)的硬度高于母材，使用Cu-Al填充金屬的熔合區(qū)硬度高于使用Cu-Si填充金屬的熔合區(qū)硬度。在Cu-Si填充金屬的情況下，電流80 A和電流100 A釬焊的接頭全部斷裂于接合夾層處，而電流120 A的接頭斷裂于基體金屬處。在Cu-Al填充金屬的情況下，電流80A試樣都在接合夾層處斷裂，但是電流為100A和120 A的釬焊試樣都在基體金屬處斷裂。在母材上斷裂的試樣的屈服載荷和拉伸載荷與母材相當(dāng)，但延伸率低于母材。特別是沿界面斷裂的試樣的拉伸性能低于沿填充金屬熔合區(qū)斷裂的試樣的。

純Cu釬料在不銹鋼上的鋪展性能較好，并且具有較好的填縫能力。純Cu釬料可以釬焊工藝要求高、釬焊間隙要求小的結(jié)構(gòu)件。當(dāng)EGR冷卻器用純Cu釬料釬焊時(shí)，釬料對真空釬焊爐的真空度要求低。當(dāng)釬縫中的Cu元素會與循環(huán)到EGR冷卻器中的廢氣發(fā)生反應(yīng)，腐蝕釬焊構(gòu)件，導(dǎo)致EGR冷卻器失效無法繼續(xù)運(yùn)行。

1.2 鎳基釬料

鎳基釬料是以Ni元素為基體，再加入其他金屬或非金屬元素組成的釬料合金。鎳基釬料主要的使用形式有非晶箔帶狀、粘帶以及膏狀。常用鎳基釬料如表1所示。

Ni-Cr-Si系和Ni-Cr-B-Si系釬料是目前常用的鎳基釬料。Si和B元素的加入能夠降低釬料的熔點(diǎn)，但是這兩種元素容易在釬焊接頭生成脆性相，降低釬焊接頭的性能。Tung S K[7]研究Ni-Cr-B-Si系釬料的凝固現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，凝固完成時(shí)釬料中富含Si，析出鎳硼和鎳硅化合物相。非金屬元素B熔點(diǎn)較低，將其加入釬料中可以降低釬料熔點(diǎn)，并且B的原子較小，擴(kuò)散能力強(qiáng)[8]，但是B元素在釬縫中容易生成脆性相，因此B元素的添加受到限制。路文江等[9]研究發(fā)現(xiàn)在鎳基釬料中添加Cu元素同樣可以降低釬料熔點(diǎn)，并減少釬焊接頭組織中的脆性相。P是一種熔點(diǎn)較低的非金屬元素，在釬料中加入少量P元素可以降低釬料的熔點(diǎn)，但是P元素容易與釬料和母材擴(kuò)散生成脆性相，導(dǎo)致釬焊接頭的性能下降。

目前，EGR冷卻器大多用鎳基釬料釬焊。例如：（1）BNi2（Ni-7Cr-3B-4Si-3Fe），其熔點(diǎn)為 971～999 ℃，釬焊溫度選擇為1 100℃。因其釬焊溫度較低，在釬焊過程中母材晶粒不會發(fā)生長大現(xiàn)象，不會造成構(gòu)件性能下降；但是BNi2釬料中的Cr含量僅7%，而w（Cr）在13%以上時(shí)才有抗腐蝕性的效果，因此其釬焊接頭的耐腐蝕性較弱。并且釬料中的B元素在釬焊過程中會向母材發(fā)生擴(kuò)散，產(chǎn)生脆性化合物，降低不銹鋼性能，在釬焊薄壁件時(shí)現(xiàn)象最為明顯。（2）BNi5釬料（Ni-19Cr-10Si）。該釬料的含Cr量高，釬焊接頭的抗氧化性和抗酸腐蝕能力大大優(yōu)于BNi2釬料，且不含B，不會發(fā)生B向不銹鋼晶間滲入現(xiàn)象；但釬料的熔點(diǎn)高（1080～1135℃），釬焊溫度高達(dá)1175℃，母材晶粒長大，導(dǎo)致釬焊接頭性能下降。王培等[10]研究發(fā)現(xiàn)，用XHBNi-5釬料釬焊不銹鋼EGR冷卻器時(shí)，釬縫中心生成大量脆性相。陳偉婧[11]在研究不銹鋼EGR冷卻器的斷裂集中時(shí)發(fā)現(xiàn)，用BNi5釬料釬焊EGR冷卻器時(shí)，釬焊接頭中產(chǎn)生大量的脆性化合物，并且由于BNi5釬料的熔點(diǎn)高，釬焊溫度過高導(dǎo)致母材發(fā)生溶解且母材晶粒發(fā)生長大，這都是造成釬焊接頭斷裂的原因。Kaoru Tada[12]等研發(fā)的鎳基釬料BNi613熔融溫度為985～1030℃，釬焊溫度較低。因此該釬料在釬焊過程中不會使母材發(fā)生晶粒長大現(xiàn)象，保證了接頭性能，并且釬料中含有大量的Cr元素，因此釬焊接頭抗氧化性好、抗強(qiáng)酸腐蝕能力強(qiáng)。

這些釬焊EGR冷卻器用的抗腐蝕性高的鎳基釬料目前只能制成粉狀，然后與有機(jī)物調(diào)成膏狀使用。使用膏狀釬料時(shí)焊膏中的有機(jī)粘結(jié)劑和溶劑在加熱時(shí)因揮發(fā)而產(chǎn)生爆裂，影響釬料的潤濕特性；并且這些揮發(fā)物會影響真空釬焊的真空爐，造成真空系統(tǒng)污染。若能將上述鎳基釬料制成箔帶，既有利于部件的裝配（尤其是大面積的釬焊部件），又可克服使用焊膏帶來的問題。

A Ivannikov等[13]研究了新型Ni-Si-Be體系釬料，用Be代替釬料中的B元素，發(fā)現(xiàn)Ni-Si-Be體系有望制成無硼的快速淬火釬料。在Ni-Si-Be體系中已經(jīng)建立了兩個(gè)共熔體，熔化溫度分別為1 100℃和915℃。理想的釬料成分是Ni-6Si-5Be，其釬焊溫度為1 070℃，但是只有粉末形式，這種組合物需要額外的合金化來提高合金的延展性，合金成分為Ni-5Si-3Be的釬料可以制成箔帶，但是該釬料的釬焊溫度略高于1 130℃。

經(jīng)敬楠等[14]將苯乙烯共聚物制備的粘結(jié)劑與鎳基合金粉末混合并軋制，成功研制出新型鎳基粘帶釬料。結(jié)果表明，鎳基粘帶釬料厚度可控制在0.05～2.0 mm范圍，不同厚度的粘帶釬料具有對應(yīng)的最佳制備工藝參數(shù)，粘結(jié)劑在485.7～612.9℃溫度區(qū)間能夠分解、揮發(fā)干凈，粘帶釬料具有優(yōu)異的潤濕鋪展性能，熔化后無殘留。

1.3 鐵基釬料

由于鎳基釬料原材料價(jià)格昂貴，致使釬焊成本較高，而鐵的原材料價(jià)格約為150～300元/kg，遠(yuǎn)低于鎳的價(jià)格，因此用部分鐵取代鎳是目前的一個(gè)發(fā)展趨勢[15]。Bobzin K[16]發(fā)現(xiàn)使用鐵基釬料代替鎳基釬料釬焊不銹鋼可以節(jié)約30%的成本，并且其釬焊接頭耐酸腐蝕性強(qiáng)，用鐵基釬料對鐵素體不銹鋼進(jìn)行釬焊時(shí)，較低的釬焊溫度不會使母材晶粒長大從而降低釬焊接頭性能。因此，鐵基釬料現(xiàn)在已逐漸走進(jìn)熱交換器等行業(yè)[17]。

在20世紀(jì)80年代，國外已經(jīng)研發(fā)出鐵基釬料。Pohlman M J[18]研制出一種成功應(yīng)用于熱交換器行業(yè)的鐵基釬料。Pattanaik S[19]研發(fā)了一種由Fe、Ni、Cr、Si、B元素組成的鐵基釬料，該釬料的釬焊溫度為1 180℃。Sjodin P E[20]發(fā)明了一種類似304不銹鋼的鐵基釬料，其中w（Fe）不低于50%，通過加入Si、P、B來降低熔點(diǎn)，其釬焊溫度為1190℃。Rabinkin A[21]發(fā)明了一種新型鐵基釬料可應(yīng)用到熱交換器行業(yè)，并且該釬料的使用形態(tài)為非晶箔帶狀，大大減少了膏狀釬料帶來的浪費(fèi)與粘接劑污染問題，其釬焊接頭的耐腐蝕性較高。Hartmann T[22-23]發(fā)明了一種釬焊熱交換器和轉(zhuǎn)化器的鐵基釬料，釬焊接頭強(qiáng)度較高且耐腐蝕性好。Rangaswamy S[24]研發(fā)了一種釬焊溫度低且耐腐蝕性強(qiáng)的鐵基釬料，釬料中加入了Si、P、Cr等元素，其作用是降低釬料的熔點(diǎn)和增強(qiáng)其耐腐蝕性。

瑞典赫格納斯公司的Persson U[25]發(fā)明了一種高強(qiáng)度高抗腐蝕性Fe-Cr基釬料F300，該釬料熔點(diǎn)較低，釬焊溫度僅為1 100℃。該公司隨后發(fā)明的BrazeLetF300、BrazeLetF302釬料（見表 1）均得到了廣泛推廣。BrazeLet F300在母材上的鋪展性能較好，可用于釬焊大間隙（＜300 μm）釬焊接頭且接頭強(qiáng)度較高、耐腐蝕性能好。Jahanzeb N[26]利用高溫DSC測試手段測試出F300釬料的固液相線為1 000～1 040℃，但是將其釬焊溫度設(shè)為1 080℃真空釬焊時(shí)發(fā)現(xiàn)，釬料仍有部分未熔化。Min Yang[27]發(fā)現(xiàn)F300釬料在其釬焊溫度真空釬焊未完全熔化的原因是一些降低釬料熔點(diǎn)的元素在高溫環(huán)境中揮發(fā)造成釬料熔點(diǎn)升高。Hyogo Y[28]研究發(fā)現(xiàn)鐵基釬料中加入Cu元素可以阻止Si和P元素?cái)U(kuò)散到母材中，避免脆性相的產(chǎn)生。

張文良[29]發(fā)現(xiàn)用鐵基釬料F300在不銹鋼上鋪展時(shí)，其鋪展性能較好。Michael Weinstein[30]發(fā)明了一種新型鐵基釬料，用其釬焊不銹鋼所得到的釬焊接頭力學(xué)性能優(yōu)異，特別是接頭強(qiáng)度較高，并且由于該釬料中含有較多的Cr元素，使得其釬焊接頭在腐蝕介質(zhì)中很難被腐蝕。Tillmann[31]對鐵基釬料F300的熔融、潤濕以及填縫等釬焊機(jī)理進(jìn)行了細(xì)致研究，發(fā)現(xiàn)該釬料的潤濕鋪展性能與釬焊工藝有很大關(guān)系，相對于釬焊溫度而言，保溫時(shí)間更能顯著影響釬料的鋪展性；此外，通過研究不同間隙下的微觀組織結(jié)構(gòu)，證實(shí)了當(dāng)間隙超過150 μm，間隙處出現(xiàn)大量的脆性硬相，極大影響接頭強(qiáng)度。

Otobe K[32]研制出一種耐腐蝕性鐵基釬料，并且加入降熔元素使其釬焊溫度降為1 100℃。該釬料中添加了合金元素Cr用于增強(qiáng)釬焊接頭的耐酸腐蝕性能，而且釬料在母材上的鋪展性能較好，其釬焊接頭的剪切強(qiáng)度高。并且由于該鐵基釬料的釬焊溫度較低，在釬焊過程中母材不會長大，釬焊后組織晶粒大小無變化。該釬料釬焊不銹鋼接頭的金相組織如圖1所示，接頭附近的母材晶粒度大小與遠(yuǎn)離接頭的母材相同，因此該釬焊溫度沒有降低母材性能。

圖1 鐵基釬料釬焊不銹鋼接頭金相組織[32]Fig.1 Metallographic structure of brazed stainless steel joint with iron based filler metal[32]

何鵬[33]研制了一種添加了混合稀土成分的鎳基釬料，其釬焊接頭的強(qiáng)度較高，應(yīng)用前景良好。

陳卓等[34]通過添加不同比例的B、Mo元素含量，研制了4種釬焊溫度低（均為1 050℃）的鐵基釬料。分別用這4種釬料真空釬焊304不銹鋼，并且與鐵基釬料F300進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，B元素可以降低釬料熔點(diǎn)，Mo元素可以細(xì)化釬縫組織的晶粒大小。4種釬焊接頭均成形較好，顯示出魚骨狀接頭形貌，其釬焊接頭在10%的硫酸溶液中的耐腐蝕性好于F300釬焊接頭。

2 釬焊工藝和接頭性能研究進(jìn)展

2.1 釬焊工藝對接頭性能的影響

釬焊間隙一直是影響釬焊接頭性能的重要因素。當(dāng)釬焊間隙小時(shí)，釬焊接頭中的組織塑性好，強(qiáng)度大；當(dāng)釬焊間隙大時(shí)，釬焊接頭組織產(chǎn)生脆性化合物，導(dǎo)致其接頭塑性差，強(qiáng)度低。

莊鴻壽[35]用BNi5釬料釬焊不銹鋼發(fā)現(xiàn)，隨著脆性相的增多，釬焊接頭的抗拉強(qiáng)度降低。但并非釬焊間隙越小，接頭抗拉強(qiáng)度越大。劉海俠[36]研究指出，釬焊接頭的強(qiáng)度隨著釬焊間隙的不同有平臺值現(xiàn)象產(chǎn)生，即釬焊接頭存在兩個(gè)特征釬焊間隙，分別為最小可用釬焊間隙和最大可用釬焊間隙。為了使釬焊接頭具有較好的抗拉強(qiáng)度，釬焊間隙應(yīng)小于最大可用釬焊間隙。

經(jīng)敬楠等[37]用鎳基釬料BNi7釬焊316L不銹鋼，研究釬焊工藝和釬焊間隙對釬焊接頭組織和性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著釬焊間隙的增大，釬縫中的固溶體所占比例增大，金屬間化合物比例下降。隨著保溫時(shí)間的延長，釬縫中固溶體含量增多。

路文江等[9]研究發(fā)現(xiàn)將Cu元素添加到鎳基釬料中，可以增大釬焊接頭的最大釬焊間隙。于治水等[38]研究了鎳基釬料中Cu元素含量對釬焊接頭性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在BNi-7釬料中添加純銅粉可以增強(qiáng)316L不銹鋼釬焊接頭的填充性能，減少釬縫中的脆性相，降低釬縫中心的顯微硬度，純銅粉的添加量為9%時(shí)，釬焊接頭的性能最好。

Pattanaik S[19]分別用非晶態(tài)含磷釬料和晶態(tài)含磷釬料真空釬焊不銹鋼并對其釬焊接頭性能進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，非晶態(tài)釬料釬焊接頭中P元素?cái)U(kuò)散較為充分，釬縫組織更加均勻。釬焊間隙為0.06 mm時(shí)，非晶態(tài)釬料釬焊接頭的剪切強(qiáng)度沒有降低，實(shí)現(xiàn)了大間隙釬焊的可能。

印有勝[39]發(fā)現(xiàn)用BNi-5釬料釬焊不銹鋼時(shí)，釬焊溫度和保溫時(shí)間可以改變釬焊接頭的最大釬焊間隙，隨著釬焊溫度和保溫時(shí)間的增加，最大釬焊間隙不斷增大。陳建明等[8]研究了BNi2釬料真空釬焊不銹鋼釬縫的相變規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著釬焊保溫時(shí)間的增加，釬縫組織中的固溶體含量增加，這是因?yàn)锽Ni2釬料中含有B元素，B對釬焊組織和釬焊溫度的影響較大，延長保溫時(shí)間和進(jìn)行焊后擴(kuò)散處理都可以加快B的擴(kuò)散速率，進(jìn)而改善釬焊接頭的性能。王忠平等人[36]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱溫度達(dá)到釬焊溫度時(shí)，對釬焊接頭施加一定的壓力并保持一段時(shí)間，這樣的釬焊接頭釬縫組織中的脆性相較少，并具有良好的力學(xué)性能。

2.2 母材溶蝕現(xiàn)象

母材溶蝕現(xiàn)象的發(fā)生與釬焊工藝以及釬料的成分密切相關(guān)。母材溶蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生會降低釬焊接頭性能。

陳卓[40]研究了一種新型鐵基釬料釬焊不銹鋼接頭的母材溶蝕現(xiàn)象，當(dāng)保溫時(shí)間為20 min時(shí)，不銹鋼母材性能良好，沒有溶蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，且釬焊接頭性能良好。當(dāng)保溫時(shí)間增加為50 min時(shí)，母材發(fā)生溶蝕，說明釬焊保溫時(shí)間對母材溶蝕影響很大。

黃麟[41]研究了兩種鎳基釬料釬焊蜂窩結(jié)構(gòu)的溶蝕現(xiàn)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著釬焊溫度的升高，兩種釬焊接頭的溶蝕現(xiàn)象均加劇。對比兩種釬料，含B的釬料因B原子量小，可以很容易地?cái)U(kuò)散到母材中與其發(fā)生反應(yīng)形成低熔點(diǎn)共晶物，因此在釬焊過程中由于溫度較高導(dǎo)致這些低熔點(diǎn)共晶物融化進(jìn)而導(dǎo)致母材發(fā)生溶蝕；而不含B的釬料在釬焊過程中的擴(kuò)散速度慢，不易與母材發(fā)生反應(yīng)，因此此類釬焊接頭母材不易發(fā)生溶蝕。

Nabeel jahanzeb[26]研究了鐵基釬料F300釬焊T型接頭母材溶蝕現(xiàn)象，如圖2所示。F300釬料中含有Mn元素，Mn的沸點(diǎn)是550℃，當(dāng)釬焊溫度為1 120℃時(shí)，還未達(dá)到釬焊溫度Mn元素就已消失，而隨著Mn元素的消失，釬料中的降熔元素減少，釬料熔點(diǎn)升高，因此在釬焊溫度為1 120℃時(shí)，釬料不能完全融化，并且由于釬焊溫度過高，導(dǎo)致母材發(fā)生溶蝕，進(jìn)而影響釬焊接頭的性能。作者同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在真空釬焊不銹鋼T型接頭時(shí)，母材溶蝕現(xiàn)象的發(fā)生與釬焊溫度、保溫時(shí)間、釬料成分、爐內(nèi)真空度均有關(guān)。不銹鋼母材溶蝕深度隨著釬焊溫度的升高而增大，隨著保溫時(shí)間的增大而增大，且影響大于釬焊溫度。

圖2 F300釬料在1 120℃下的T型接頭組織形貌[25]Fig.2 Microstructure of T-joint brazed with F300 filler metal at 1 120℃[25]

2.3 釬焊接頭在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)中的疲勞行為

EGR冷卻器的工作環(huán)境嚴(yán)峻，一般是高溫高壓和高腐蝕環(huán)境。殘余應(yīng)力、循環(huán)載荷和強(qiáng)酸性的環(huán)境都是EGR冷卻器斷裂失效的主要原因。研究表明，EGR冷卻器釬焊結(jié)構(gòu)在循環(huán)載荷作用下的斷裂方式為高應(yīng)力低周次疲勞斷裂。

Tillmann等[42]設(shè)計(jì)了一種測試釬焊接頭長期疲勞行為的新技術(shù)，在常溫環(huán)境下進(jìn)行了軸向應(yīng)力控制疲勞試驗(yàn)。釬焊的AISI 304/BNi-2接頭的疲勞性能通過塑性應(yīng)變幅度、負(fù)載增加以及單步驟中的溫度測量值的變化來表征試驗(yàn)。結(jié)果表明，測量值顯示與潛在的疲勞過程有很強(qiáng)的相關(guān)性。在單個(gè)樣本的負(fù)載增加測試中，耐久極限的估計(jì)是可能的。在單步測試中，估計(jì)的耐力極限已成功驗(yàn)證達(dá)2×107個(gè)周期，以收集有關(guān)釬焊接頭長期疲勞行為的信息。在未來的單步加載研究工作試驗(yàn)中，應(yīng)延長2×107次循環(huán)，以產(chǎn)生釬焊接頭的統(tǒng)計(jì)保證Woehler曲線。此外，負(fù)荷增加和單步測試中的測量數(shù)據(jù)應(yīng)結(jié)合使用，以獲得高周疲勞（HCF-）r的可靠疲勞壽命預(yù)測方法。

K.Bobzin等[43]研究了動(dòng)態(tài)機(jī)械應(yīng)力和工作環(huán)境（溫度、腐蝕）對銅基釬料釬焊不銹鋼接頭機(jī)械性能的影響。對釬焊接頭的疲勞性能進(jìn)行了表征，通過雙軸應(yīng)力狀態(tài)驗(yàn)證測試溫度對接頭強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，測試溫度為200℃的準(zhǔn)靜態(tài)強(qiáng)度已經(jīng)降低。另一方面，由于銅合金中的再結(jié)晶現(xiàn)象，疲勞測試結(jié)果直到溫度相同后才顯示出對溫度的依賴性。這項(xiàng)研究證實(shí)了動(dòng)態(tài)測試的重要性，它可以更好地表示在使用條件下釬焊部件的機(jī)械性能。實(shí)際上，銅基填料廣泛用于汽車工業(yè)中的部件，其中施加的負(fù)載是可變的，并且工作溫度大部分低于200℃。在疲勞測試的基礎(chǔ)上，該接頭顯示出符合所考慮汽車應(yīng)用的已知要求，即恒定的強(qiáng)度直至最高使用溫度。另一種認(rèn)為環(huán)境負(fù)荷是腐蝕，它對機(jī)械性能的影響是有害的（強(qiáng)度下降約50%），這與釬焊接頭邊緣釬焊合金的溶解有關(guān)，如圖3所示，這導(dǎo)致切口效應(yīng)的巨大增加，并由此導(dǎo)致試樣的過早失效。

3 結(jié)論

綜述了真空釬焊不銹鋼的高溫釬料的研究和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了添加不同元素對釬焊接頭組織及性能的影響。

（1）鎳基釬料的主要缺點(diǎn)有：釬焊接頭中容易產(chǎn)生脆性相，使釬焊接頭強(qiáng)度降低；釬料熔點(diǎn)高，在釬焊過程中使母材過度溶解而降低接頭性能。目前可以通過添加Si、Cr、P等元素來降低釬料合金溫度，從而降低釬焊溫度；加入促進(jìn)非晶化的元素，將釬料制成非晶箔帶狀是鎳基釬料發(fā)展的方向。

圖3 SAE J2334腐蝕試驗(yàn)后的釬焊接頭顯微組織Fig.3 Microstructure of brazed joint after SAE J2334 corrosion test

（2）銅基釬料的主要缺點(diǎn)是：釬縫中的Cu元素會與循環(huán)到EGR冷卻器中的廢氣發(fā)生反應(yīng)，腐蝕釬焊構(gòu)件，使產(chǎn)品腐蝕斷裂失效，現(xiàn)已逐漸被EGR行業(yè)淘汰。

（3）新型鐵基釬料的優(yōu)勢為：釬焊溫度低、接頭耐腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度高、成本低，使其具有代替鎳基材料的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（4）通過在釬料中加入合金元素可以達(dá)到降低釬料熔點(diǎn)、提高釬焊接頭的耐腐蝕性能、減少母材的熔深缺陷以及加寬釬縫間隙的目的，滿足EGR冷卻器的性能需求，是近期的研究重點(diǎn)。通過優(yōu)化釬焊工藝，減少母材溶蝕，可以提高釬焊接頭的可靠性。釬焊接頭的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞行為是研究的難點(diǎn)和未來方向。