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焊接技術
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鈹材料焊接難度的分析

時間:2020/6/14 10:51:57   作者:未知   來源:網絡文摘   閱讀:5   評論:0

鈹材焊接很困難,其難度主要由鈹材自身性能和焊接工藝這兩個方面決定?蓮8個方面探討鈹的焊接難度:(1)從鈹材料的結構和性質來看,其室溫延展性非常差,其延展性差還受雜質元素及含量的影響較為明顯。鈹屬于密排六方晶格金屬,在性能上表現出嚴重的各向異性特征,如鈹在平行于c軸方向上的延展性非常差,這種性能上的各向異性會在焊接過程中導致不同方向上形變和應力的不均勻性。(2)如今粉末冶金技術仍然是鈹材制備的主要工藝方法,經過幾十年的發展,雖然使鈹材的性能有了顯著改善,但目前制得的鈹材的伸長率也只有約3%,而且有時候還導致有些批次的鈹材的性能不夠穩定。如果一種材料在性能上的穩定性較差,必然導致材料內部存在宏觀、微觀和細觀缺陷。這些缺陷在焊接過程中又有可能形成新的缺陷,甚至裂紋。(3)鈹的原子半徑小,在焊接過程中,鈹難于與填充材料或其它微量元素的原子在尺度上相匹配,致使在形成合金時其溶解度降低,使焊接性能和相容性變差。(4)微量元素對鈹材及其焊接性能的影響較大。在鈹材制備過程中,利用控制雜質元素含量來提高鈹材的質量。然而,在焊接過程中,人們已經注意到雜質元素及其含量對鈹焊接質量的影響,如氧化鈹含量對鈹焊接及焊接性能的影響;微量元素鐵的存在對鈹焊接質量的影響等。(5)機加損傷的存在以及損傷的嚴重程度對鈹焊接質量產生影響。表面損傷的定義為:在機加過程中,由于切屑力的作用,在鈹表面產生μm量級或mm量級的機加損傷層。損傷層的存在會導致鈹材的力學性能值下降。在焊接中,由于表面損傷層的存在,緊靠焊趾區或者在熱影響區,損傷層有可能是焊接裂紋的起裂源。(6)焊接工藝的可重復性差。試驗發現,鈹在焊接過程中的影響因素相當多,特別是一些制約鈹的焊接性的因素,或者說某些次要的因素都不可忽視。在非鈹材料上焊接似乎不是問題,而移植到鈹材上焊接就會暴露出許多新的問題,從而導致鈹焊接的工藝規范和標準難以制定。(7)鈹在焊接時,需加異種金屬作填充材料或者釬料,如Al,Al-Si,Ag,Ag-Cu,Cu等,根據鈹材料性能與合金元素的相互作用規律,這些填充金屬與鈹通常形成低熔點共晶合金或金屬間化合物。由二元合金相圖可知,焊接鈹時可選用的填充材料的范圍較窄(只有Al,Al-Si,Ag,Ag-Cu或Cu等幾種)。一般情況下低熔點合金通常富集于晶界或者偏析于焊縫的某些區域內。以Al-Si合金為例,鈹與鋁形成共晶合金的溫度為647℃,這時鋁在鈹中的溶解度為0.647%。焊接時當鈹已經冷卻凝固結晶時,鋁還處于液體狀態,液態鋁去充填鈹周圍的縫隙,從而抑制鈹焊接所形成的凝固裂紋。鋁在高溫下比在室溫下的氧化速率快;當溫度升至500℃時,氧化速率更快,氧化生成的產物為Al2O3,與鈹自身的氧化物BeO一起都會污染焊縫,導致焊接性能變差。(8)鈹在加熱至熔化過程中,容易吸收環境中的氧、氮等氣體。氧與鈹在室溫條件下就會反應生成BeO,在500~900℃內鈹還與氮反應生成Be2N2。在高溫條件下鈹還與氫反應生成BeH2。焊接過程中由于上述氣體的存在會對鈹的焊接產生不良后果,其主要危害有4大類:(a)污染焊縫;(b)防礙熔合、影響潤濕與漫流;(c)加劇焊縫氣孔的形成;(d) 導致焊縫開裂。


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