铍及其合金与钢的焊接方法

铍属于轻金属元素,在热核反应堆中作中子漫化剂材料和中子反射材料。铍具有密度小、导热性好、高温强度高且稳定等优点。但铍在室温时脆性较大,容易氧化生成难熔的氧化物,塑性很差。铍的机械强度比较大,但在常温下塑韧性不高且很脆,难于机械加工或压力加工,并有一定的毒性。铍及铍合金与钢焊接的主要问题如下：

①在焊接过程中铍母材侧的高温部位易受气体污染而脆化;在焊接过程中钢(碳钢或不锈钢)的成分熔入焊缝,易形成低熔点共晶体,热裂纹倾向较大。

②铍的氧化性介于铝与镁之间,具有较强的氧化性,在焊接过程中能迅速地被氧化成高熔点的BeO,BeO熔点高,既影响焊接熔合又易于产生夹渣。

③气体污染也增大了产生气孔的倾向;在焊接热循环作用下,也易于过热和晶粒长大，影响接头性能。所以,钢与铍的焊接性较差。

(1)钢与铍及铍合金的扩散焊

不锈钢与铍真空扩散焊时,选择铜与镍作为中间扩散层,由于靠镀一侧易产生脆性层,接头强度较低采用银箔作为中间扩散层,其接头强度可大为提高,抗拉强度可达352.8MPa,在焊接之前,首先对不锈钢和铍的焊接面作2~3min的电抛光处理(酸洗液为Cr2O3 240g,H3PO4 900mL,H2O 200mL,电流密度为100A·μm-2),焊接温度为650~750℃,接头强度随温度增高而增加,但超过750℃时接头强度下降，不锈钢与铍真空扩散焊的工艺参数见图1。

(2)钢与铍及铍合金的钎焊

铍及铍合金易于氧化和易被气体所污染,采用一般性钎焊时,其接头强度不高。不锈钢与铍采用塑性较好的银钎料,其接头强度也只能达到166.6MPa。因此必须采取真空钎焊和气体保护钎焊,选择润湿能力强的银基钎料或塑性好的镍基钎料,才能获得良好的钎焊接头。铍与不锈钢、蒙乃尔合金、镍真空钎焊的工艺参数及接头性能见图2。

铍与不锈钢真空钎焊时,应选择铝硅钎料、铝-银钎料、银及银基钎料和银-铜共晶(28%Cu)钎料等。铜钎料也可以选用,但不如银及银基钎料或银铜钎料效果好。

采用Al-Si钎料时(含7.5%或12%Si),要注意这种钎料的流动性较差,如不填满间隙会形成针缝缺口,影响接头强度。所以,应当采取预置钎料的方法。采用银及银基钎料(AgCu7%Li0.2%)时,由于加入少量锂,可提高流动性和润湿性。采取预置针料可得到比较好的针焊接头,采用AgCu共晶轩料时,可减少品界上渗透对铍的合金化作用。为了减少铜与铍形成脆性相,可加快升温,缩短时间,有利于提高接头质量，即快速加热才能获得良好的钎焊接头。