D0I:10.165686086.202302001文章编号：0254-6086(20233)02-0125-07June2023NuclearFusicandPlasmaPhysics2023年6月Vol.43,No.2第43卷第2期子体物理核聚变与等离Cu/CuCrZr钎焊用Cu-Mn基多元固溶体钎料和接头结构徐日升"，朱颉"，郭锋，魏明玉"，羌建兵"王英敏"，王建豹²，练友运²，封范²，刘翔²（1.大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室，大连116024；2.核工业西南物理研究院，成都610041)摘要：为了解决CFC与CuCrZr合金的冶金连接问题，以二元合金Cu62Mn38(at.%)为基础成分，采用低熔点Ga作为主要合金化元素和微合金化元素Cr和Si，设计了系列固溶体钎料合金Cu62Mn37-tGa,Cro.sSio.5(x=0~10，at.%)。利用电弧熔炼、铜模吸铸和冷轧制备了100um厚的钎料箔带。采用Cu62Mn3iGagCro.sSio.5钎料在不同工艺条件下(875~900℃，保温15~25min)制备了无氧铜和CuCrZr合金钎焊接头。通过热分析和X-射线衍射分析了钎料熔化行为和相组成；采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和力学性能拉伸机对接头的组织形貌、成分分布和力学性能进行了分析。结果表明，在880℃/保温25min钎焊工艺下可获得无缺陷CFC/CuCrZr接头结构，焊缝的Cu固溶体基体内有少量不连续分布的粒状纳米Cr3Si析出相；在室温抗拉试验中，此接头的抗拉强度为215MPa，断后延伸率40%，断裂模式为韧性断裂。该钎料和焊接工艺已应用于HL-2M偏滤器制造中碳纤维复合材料和CuCrZr合金的连接加工关键词：Cu/CuCrZr钎焊；Cu-Mn基钎料；接头组织与性能；偏滤器中图分类号：TG425.2文献标志码：A1引言HL-2M装置偏滤器的面向等离子体和热沉材料分别为碳纤维复合材料(CFC，CX-2002U)和CuCrZr合金[1~5]。HL-2M装置运行期间，偏滤器靶板的热负载预计达7MW·m²，这要求CFC/CuCrZr连接接头在高热负荷条件下具有高的力学和组织稳定性。CFC与CuCrZr合金的冶金连接需解决两个主要问题：（1）由于二者的熔点、热膨胀系数和弹性模量差异很大，焊接接头中必然存在很大的残余应力，易于开裂；（2）界面相容性差，石墨与Cu既不固溶，也不形成金属间化合物，二者之间无法直接通过钎焊或扩散焊形成冶金结合。目前采用的主要办法是先将CFC表面金属化改性，然后浇铸一层1~2mm厚的无氧铜(OFC)作为过渡层，最后连接OFC和CuCrZr合金[6]。Cu/CuCrZr连接可采用钎焊[6]、电子束焊[7]和热等静压焊[8.9]等方法。偏滤器单元部件的几何结构复杂，真空钎焊比较合适。CuCrZr合金为沉淀硬化型Cu合金，时效温度为450~470℃[10]，如果钎焊...
