锆合金抗腐蚀、耐高温,且机械性能、加工性能好,在众多领域应用广泛。尤其是,昂贵的锆合金与价廉性优的不锈钢连接形成的复合构件,综合了两者的优势,可获得更大的经济和社会效益。但是锆合金与不锈钢焊接时易生成脆性金属间化合物,导致两者直接连接非常困难。本文以CZ-Zr合金与316L不锈钢为母材,采用BAg72Cu二元共晶钎料和BNi7三元共晶钎料对其进行真空钎焊连接,研究了钎焊工艺对接头组织及力学性能的影响。主要结果如下:采用BAg72Cu和BNi7钎料在真空条件下钎焊CZ-Zr合金与316L不锈钢,在合理的工艺条件下均可得到可靠的钎焊接头。其钎焊接头由平行于界面的连续致密层组成,钎料与两侧母材均形成了反应层,冶金作用充分。CZ-Zr/BAg72Cu/316L钎焊接头的组织主要为Fe(Cr,Zr)_2、Zr(Fe,Cr)_2、(Zr,Cu)、Zr_2Ag ZrAg、α-Zr Zr_2Cu Zr_2Ag以及Zr_3Fe相。在不同钎焊温度以及保温时间下,钎焊接头均产生了显著硬化现象。近不锈钢侧的Zr(Fe,Cr)_2扩散层硬度值最大,为790.8HV,两侧母材的硬度最小,钎缝中心区域介于两者之间。接头剪切强度随着钎焊温度的提高,先升高再降低,在820℃时,最大为125MPa。当钎焊温度一定,延长保温时间,接头剪切强度先缓慢升高后大幅度降低。接头断口形貌为典型的河流状花纹和台阶,属于解理脆性断裂。XRD结果表明,接头最薄弱的区域为锆合金与钎料界面处,裂纹易在此区域萌生并在焊缝中迅速扩展,在不锈钢侧发生脆性断裂。CZ-Zr/BNi7/316L钎焊接头生成的主要典型组织为(Cr,Fe)固溶体、Zr(Fe,Cr)_2金属间化合物、Ni(Cr,Zr)-P化合物、α-Zr固溶体。接头在不同条件下均产生了显著硬化现象。焊缝中心的Ni(Cr,Zr)-P黑块硬度值最大,其次是Zr(Fe,Cr)_2金属间化合物层,钎缝界面区的硬度介于中间值。钎焊间隙越小,接头剪切强度越大。在保温时间一定时,剪切强度随钎焊温度升高而增大,在钎缝间隙100μm、1050℃、20min时,接头剪切强度最大,为150MPa。接头断口为层状脆性断裂,焊缝中心区是接头中最薄弱的区域,此区域易萌生裂纹,继而沿着焊缝界面迅速扩展至两侧而发生断裂。基于ABAQUS软件对CZ-Zr/BAg72Cu/316L钎焊接头进行残余应力分析,结果表明,残余应力主要分布于钎缝和母材近缝处,呈现横向微拱形竖向梯度形态的规律,从焊缝向两侧母材逐级递减。接头中的残余应力主要为拉应力,远离焊缝的母材顶部、四周和中心位置存在较小的压应力。接头应力峰值位于钎料的四周直角位置,为246MPa。