小序

钛合金因其具有强度高、密度低、耐高温、导热性和抗疲劳性好等优点，，，，，尤其是具有优异的耐侵蚀性能，，，，，被普遍应用于高性能热交流手艺领域。。。。。。微通道换热手艺是一种使用微通道传热特征和结构特征，，，，，提高工质换热能力的强化换热手艺。。。。。。经由近多年的生长，，，，，微通道换热手艺已经乐成在航空航天、微电子、汽车工业、能源化工等多个行业获得推广和应用[1-3]，，，，，液冷板作为微通道换热手艺领域一个衍生的手艺产品，，，，，在上述领域中的需求也日益增多。。。。。。因此，，，，，开展液冷板手艺领域中要害手艺的深入研究，，，，，对微通道换热手艺的生长和应用意义重大。。。。。。

海内外许多研究者在TC4钛合金的真空钎焊的手艺领域举行了大宗研究，，，，，马天军等[4]对TC4钛合金真空钎焊的钎焊工艺、钎料的选择及TC4钛合金真空钎焊手艺的未来生长偏向举行了研究，，，，，得出工件的外貌质量、钎料因素及性能、钎料的安顿位置以及准确选择钎焊工艺参数对一些细密薄壁及细长结构的ＴＣ4钛合金真空钎焊质量影响较大。。。。。。吴欣等[8]对TC4钛合金真空钎焊的钎料举行了研究，，，，，得出银基钎料有较好的润湿性和一定的机械性能，，，，，是钎焊钛合金的优质质料。。。。。。陈永盛等[6]对微通道液冷板的焊接举行工艺剖析，，，，，对钎料加工精度举行控制，，，，，实现钎料余量的精准控制，，，，，解决了微通道液冷板真空钎焊流道梗塞等焊接缺陷的问题。。。。。。赵仁祥[7]通太过析微通道液冷板的结构特点及手艺要求，，，，，对焊接要领、焊接工艺举行研究，，，，，接纳过渡质料与讨论设计解决了真空钎焊的焊接性能差，，，，，一次焊接乐成率低的手艺难题，，，，，知足了钎焊缝密封性要求，，，，，又有用阻止了钎料流入液冷板的流道中。。。。。。夏良俊等[8]接纳Ag-28Cu钎料对TC4钛合金举行了真空钎焊试验，，，，，使用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对焊接讨论的微观组织举行了研究，，，，，得出随着钎焊温度的提高和保温时间的延伸，，，，，扩散区及界面层的厚度增添，，，，，过高的工艺参数会导致钎料流失从而使钎焊焊缝的宽度降低。。。。。。JunG等[9]通过接纳Ag-Cu合金钎料钎焊钛合金，，，，，研究了其显微组织和力学行为，，，，，得出银基钎料具有合适的熔点，，，，，钎料的流动性较好且焊缝有优异的韧性。。。。。。Lee等[10]接纳Zr-Ti-nｉ-Cu-Ｂe合金作为钎料在低温的情形下对钛合金举行钎焊，，，，，钎焊后的质量较好，，，，，得出钎料有较好的润湿性和一定的机械性能，，，，，是钎焊钛合金较量好的质料。。。。。。

Gussone等[11]接纳Ag-28Cu钎料对钛合金举行了钎焊，，，，，钎料充分熔化，，，，，与母材钎焊优异，，，，，研究其钎焊讨论的界面反应和断裂行为，，，，，得出ＡG-Cu基钎料在钛合金真空钎焊历程中体现出优良的焊接性能。。。。。。综上所述，，，，，许多研究者针对TC4钛合金的真空钎焊手艺领域举行了研究，，，，，然而关于微通道手艺领域的薄壁细长结构的TC4钛合金真空钎焊手艺鲜有报道。。。。。。为此，，，，，本研究对薄壁细长结构的TC4钛合金真空钎焊举行了研究，，，，，主要探讨高、低温Ag-Cu基钎料在薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件真空钎焊历程中的焊接性能，，，，，展现高 温钎料和低温钎料对真空钎焊焊接质量的影响，，，，，以期为微通道手艺领域薄壁细长结构的真空钎焊手艺提供参考依据。。。。。。

1、质料与要领

1.1尺寸参数

TC4钛合金薄壁液冷板、流槽结构件和钎料的尺寸参数如表1所示。。。。。。其中:ｄ1为TC4钛合金液冷板厚度；；；；；；；L1为TC4钛合金液冷板长度；；；；；；；ｄ2为金属箔片式钎料厚度；；；；；；；L2为金属箔片式钎料长度；；；；；；；ｗ1为流槽结构件宽度；；；；；；；L3为流槽结构件长度；；；；；；；s为流槽结构件内部槽间距。。。。。。流槽结构件主要是控制液冷板内介质的流入流出。。。。。。

1.2真空钎焊的工艺要领

思量到薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件属于细长结构，，，，，且钎料结构是凭证流槽结构件结构特征剪裁，，，，，真空钎焊的历程中容易爆发钎焊焊缝填充欠好、一次焊接乐成率低的问题，，，，，接纳高、低温Ag-Cu基钎料以及加石墨块配重的工艺计划举行真空钎焊。。。。。。高温Ag-Cu基钎料化学因素如表2所示。。。。。。高温Ag-Cu基钎料接纳箔片式的银铜钛钎料。。。。。。低温Ag-Cu基钎料化学因素如表3所示，，，，，低温Ag-Cu基钎料接纳箔片式的银铜铟钛钎料。。。。。。通过接纳两种差别化学因素的金属箔片式钎料加石墨块的方法对液冷板和结构件举行真空钎焊，，，，，并团结其钎焊后的焊缝比照审查，，，，，比照其焊接后的焊缝质量，，，，，从而剖析出Ag-Cu基的银铜钛钎料和银铜铟钛钎料对焊缝质量的影响，，，，，进而获得最适合的钎料。。。。。。

1.3真空钎焊前处置惩罚

薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件都需要举行除油和酸洗，，，，，以包管液冷板与流槽结构件外貌清洁，，，，，有利于后续真空钎焊历程中钎推测达熔融状态的流动，，，，，进而包管真空钎焊焊缝的质量，，，，，通过定位销将液冷板、钎料片和结构件牢靠、装配好。。。。。。

1.4真空钎焊

思量到金属箔片式钎料较量薄，，，，，容易爆发变形翘曲，，，，，影响钎焊焊接质量，，，，，接纳加装石墨块举行配重的工艺计划举行真空钎焊，，，，，真空钎焊炉接纳沈阳真空手艺研究所的卧式钎焊真空炉，，，，，型号为VAF380-380-600，，，，，极限真空度≤8×10^-4Pa。。。。。。

1.5真空钎焊后的焊缝比照

接纳高温箔片式银铜钛加石墨配重的工艺计划

真空钎焊后的薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件焊缝，，，，，如图2ａ所示，，，，，接纳低温箔片式银铜铟钛加石墨配重的工艺计划真空钎焊后的薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件焊缝，，，，，如图2ｂ所示。。。。。。

从图2可以看出，，，，，接纳高温箔片式银铜钛钎料加石墨配重真空钎焊的工艺计划的薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件焊缝匀称，，，，，钎料的流动稳固性好，，，，，而接纳低温箔片式银铜铟钛钎料加石墨配重真空钎焊的工艺计划的薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件焊缝不匀称，，，，，钎料的流动稳固性较差，，，，，保存漏焊征象。。。。。。凭证真空钎焊后的焊缝比照可以得出，，，，，高温Ag-Cu基钎料即银铜钛钎料的流动、填充性能显着优于低温Ag-Cu基钎料银铜铟钛钎料，，，，，且焊接稳固性更好。。。。。。

1.6焊缝微观金相

为磨练焊缝的焊接质量，，，，，对高、低温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝举行了微观金相取样，，，，，磨练面平行于钎焊焊缝长度偏向，，，，，试样经研磨、抛光、HF-HNO₃-H₂O溶液侵蚀后，，，，，置于金相显微镜下视察。。。。。。高温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝的试样低倍形貌如图3ａ所示，，，，，低温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝的试样低倍形貌如图3ｂ所示。。。。。。

从图3可以看出，，，，，高温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝在金相显微镜下视察的低倍形貌中朴陋较少，，，，，金属互化物较薄且匀称；；；；；；；低温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝在金相显微镜下视察的低倍形貌中朴陋较多，，，，，金属互化物较厚且不匀称，，，，，进而得出高温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝质量显着优于低温Ag-Cu基钎料真空钎焊焊缝质量。。。。。。

2、试验验证

2.1试验原理

通过检测液冷板的极限疲劳寿命、流动阻力和极限耐压强度，，，，，以验证液冷板的焊接质量。。。。。。疲劳测试件由2条快插软管接入疲劳试验机，，，，，疲劳试验机由水泵提供压力源，，，，，调压阀桥接在收支口管线上，，，，，用以控制系统压力，，，，，水泵出口端设有常闭式电磁阀用以控制疲劳试验的循环次数，，，，，入口软管前端设有压力变送器和压力表。。。。。。阻力试验机与疲劳试验机公用一个水箱，，，，，由水泵提供压力源，，，，，流量开关控制流量，，，，，调压阀桥接在收支口管线上，，，，，用以控制系统压力，，，，，流量开关出口端设有压力变送器和压力表，，，，，阻力测试件由两条快插软管接入阻力试验机，，，，，压差表与阻力测试件并联设置，，，，，检测流动阻力。。。。。。极限疲劳、阻力试验原理如图4所示。。。。。。

极限耐压试验的气压试验机需设置外部气源，，，，，由高压上气路和低压下气路组成。。。。。。由手动三通确定使用上气路或下气路，，，，，由电磁阀控制气路的通断，，，，，气路内设有过滤器，，，，，以提高气源清洁度，，，，，上气路设有增压器，，，，，最高可将气路压力调解至2MPa，，，，，下气路设有减压阀，，，，，可将气源压力调解到指定值，，，，，气压试验机出口处设有压力变送器。。。。。。极限耐压试验原理如图5所示。。。。。。

2.2试验历程

通过搭建性能测试系统对真空钎焊后的钛合金液冷板举行现场性能测试，，，，，包括极限耐压能力测试、极限疲劳强度测试和流动阻力测试，，，，，进一步验证其焊接质量，，，，，以确保液冷板可以清静使用。。。。。。性能检测如图6所示。。。。。。

极限疲劳寿命的测试历程为:先整理测试件外貌水渍，，，，，将快插讨论毗连至零件，，，，，并毗连好管路；；；；；；；翻开回水阀后再启动疲劳试验电机，，，，，待管路内气泡排净后，，，，，关闭回水阀；；；；；；；设定疲劳压力上限0.8MPa、疲劳次数2000次、距离时间8s，，，，，并启动疲劳试验；；；；；；；视察零件焊缝处是否有肉眼可见的水滴，，，，，若有，，，，，则阻止试验，，，，，不然，，，，，待已试

验次数增大到2000次后阻止试验。。。。。。流动阻力的测试历程为:先检测测试系统在1.8L/min流量下的流动阻力，，，，，再将零件连入测试系统，，，，，在1.8L/min流量下测定阻力，，，，，两次测定阻力相减后，，，，，即为零件流动阻力。。。。。。

极限耐压能力的测试历程为:将快插讨论毗连至零件，，，，，并毗连好管路；；；；；；；将测试件置于水中，，，，，并逐渐举行加压；；；；；；；整理零件在入水历程中爆发的气泡，，，，，并视察水中是否有新的气泡泛起，，，，，逐渐加压至1MPa，，，，，如加压历程中有一连泛起的气泡，，，，，则阻止加压；；；；；；；零件在水中保压30ｍｉn，，，，，视察零件焊缝处是否泛起气泡；；；；；；；保压时代，，，，，零件上无一连泛起的漏点，，，，，且外貌未泛起无法扫除的气泡，，，，，则以为零件通过极限耐压试验。。。。。。

2.3试验效果

极限耐压能力测试历程中，，，，，高温Ag-Cu基钎料钎焊的液冷板测试件在1MPa下，，，，，视察测试件焊缝处没有泛起气泡，，，，，压力体现数稳固，，，，，无显着转变；；；；；；；低温Ag-Cu基钎料钎焊的液冷板测试件在1MPa压力下，，，，，测试件焊缝处有泛起一连气泡，，，，，压力体现数不稳固，，，，，显着转变。。。。。。极限疲劳强度测试历程中，，，，，高温ＡG-Cu基钎料钎焊的液冷板测试件履历2000次0.8MPa重复升压，，，，，测试件焊缝处没有肉眼可见的水滴，，，，，测试件未爆发损坏；；；；；；；低温Ag-Cu基钎料钎焊的液冷板测试件履历2000次0.8MPa重复升压，，，，，焊缝处泛起一连可见的水滴，，，，，测试件 爆发损坏。。。。。。流动阻力测试历程中，，，，，高、低温Ag-Cu基钎料钎焊的液冷板测试件在1.8L/min流量下的流动阻力均不大于0.3MPa，，，，，均知足设计输入要求的流阻压降。。。。。。

3、结论

(1)薄壁TC4钛合金液冷板与流槽结构件这类细长结构真空钎焊历程接纳钎料以及加石墨块配重的工艺计划，，，，，高温Ag-Cu基钎料银铜钛钎料的真空钎焊后的焊缝质量无论在宏观照旧微观上都显着优于低温Ag-Cu基钎料银铜铟钛钎料的真空钎焊后的焊缝质量。。。。。。

(2)通过检测其极限耐压强度、极限疲劳寿命和流动阻力，，，，，更进一步验证了接纳高温Ag-Cu基钎料和低温Ag-Cu基钎料真空钎焊后的TC4钛合金液冷板与流槽结构件焊接质量，，，，，接纳高温Ag-Cu基钎料银铜钛钎料真空焊接的TC4钛合金液冷板与流槽结构件焊接的焊缝匀称、焊接稳固性更好。。。。。。

(3)本研究对薄壁细长结构的TC4钛合金真空钎焊举行了深入研究，，，，，为微通道手艺领域薄壁细长结构的真空钎焊手艺提供了参考依据。。。。。。

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