硬质合金材料在勘探工程中具有广泛的应用,但由于硬质合金的韧性和加工性较差,需要与不锈钢进行钎焊连接制备复杂构件。在服役过程,硬质合金和不锈钢形成的复杂构件会在焊缝处发生腐蚀现象,研究硬质合金与不锈钢的钎焊接头的耐腐蚀性,为勘探工程提供服役稳定性保障具有重要意义。而目前钎焊接头腐蚀机理与防护策略的研究主要集中在优化工艺参数方面,钎料合金及钎焊接头的微观结构对腐蚀行为和腐蚀机理的影响并未得到充分研究。针对上述问题,本文首先研究了合金元素Ti和In对AgCu系钎料腐蚀性能的影响,然后在真空条件下钎焊硬质合金与不锈钢,分析接头界面微观组织,并从理论计算研究Ti和In对接头组织及力学性能的影响,最后通过腐蚀定量分析研究了接头腐蚀的发生部位,揭示了异种金属钎焊接头的腐蚀机理,并进一步为接头腐蚀防护策略提供了指导。AgCu系钎料合金的焊接性优良,故而选为本文硬质合金与不锈钢连接所用钎料。本文用经典电化学测试技术研究AgCu系钎料合金的耐腐蚀性能。电化学测试结果表明,AgCu系钎料合金在腐蚀过程的腐蚀倾向相对大小发生变化。AgCu系钎料合金腐蚀产物是Cu2O,说明AgCu系钎料合金中Cu元素优先发生腐蚀。AgCu系钎料合金腐蚀后的形貌和元素分布表明,Ti元素的引入降低了银铜系钎料的耐腐蚀性能,In元素的引入增强了银铜系钎料合金的耐腐蚀性能,AgCu In钎料片的耐腐蚀性能最佳,可以作为硬质合金与不锈钢钎焊所用钎料。在选出硬质合金与不锈钢钎焊所用钎料后,采用真空钎焊,AgCu和AgCu Ti钎料作为对比。为使钎焊接头强度最大,AgCu、AgCu Ti、AgCu In的最佳钎焊温度是850℃,最佳保温时间为15min、5min、15min。接头界面组织微观结构表明,AgCu钎焊接头焊缝组织为银基固溶体和铜基固溶体交错的共晶相结构,合金元素Ti、In引入会改变焊缝组织典型的共晶相结构。为了从原子层面揭示引入合金元素Ti、In对接头组织的影响,采用第一性原理计算。界面电子云分布、焊缝组织分离功和焊缝组织局部态密度计算结果表明,In元素的引入会导致钎焊接头剪切强度增高。优化钎焊工艺参数后,采用经典电化学测试技术分析最佳工艺参数下的钎焊接头的耐腐蚀性能。腐蚀实验表明AgCu In钎焊接头的耐腐蚀性能最好,并且钎焊接头发生腐蚀的部位为铜基固溶体,同时AgCu Ti钎焊接头中含有Ti元素的铜基固溶体没有发生腐蚀。这说明,合金元素Ti进入铜基固溶体可以提高铜基固溶体的耐腐蚀性能,这为提高钎焊接头的耐腐蚀性能指明了方向。为了研究钎焊接头不同区域的耐腐蚀性能差异,采用扫描电化学显微镜和第一性原理计算研究。扫描电化学显微镜结果表明AgCu、AgCuTi钎焊接头母材和焊缝阻抗值具有明显差异,接头易发生电偶腐蚀,并且AgCu Ti接头的电偶腐蚀倾向更大,AgCu In钎焊接头母材和焊缝阻抗值差异较小,接头耐腐蚀性能较好。硬质合金母材、不锈钢母材、焊缝铜基固溶体和焊缝银基固溶体特定晶面的功函数模拟结果表明,焊缝铜基溶体功函数最低,在腐蚀环境中优先失去电子发生腐蚀。