Ti60鈦合金與GH3128鎳基合金電子束焊接接頭組織與性能研究.pdf

1、本文對(duì)異種難焊材料Ti60鈦合金與GH3128鎳基合金進(jìn)行了電子束焊接，分析了兩者直接焊存在的主要問(wèn)題，研究了添加單一組元Cu或V作為填充層和復(fù)合元素CuCr合金、Cu2V合金作為填充層對(duì)焊縫組織和力學(xué)性能的影響，并通過(guò)改進(jìn)將Cu/V作為梯度填充層進(jìn)行了鈦合金與鎳基合金的電子束焊接。采用了光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等設(shè)備對(duì)接頭組織進(jìn)行了分析；通過(guò)拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)和顯微硬度試驗(yàn)對(duì)接頭力學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)定。
　　鈦合金與鎳基合

2、金的直接電子束焊接試驗(yàn)表明，鈦/鎳接頭在焊后隨即開(kāi)裂，在焊縫內(nèi)生成大量的TiNi、Ti2Ni脆性金屬間化合物，使接頭顯微硬度達(dá)到了900HV，限制了接頭的有效連接。采用Cu組元作為填充層進(jìn)行的鈦/鎳焊接接頭，實(shí)現(xiàn)了兩者的有效連接，焊縫組織由固溶體+化合物組成，固溶體的存在提高了焊縫的塑性，有助于緩解內(nèi)應(yīng)力。焊接束流和速度通過(guò)影響母材的熔化量，來(lái)影響界面化合物層的厚度，控制接頭的力學(xué)性能。添加銅填充層的焊縫接頭抗拉強(qiáng)度可達(dá)到228MPa，

3、拉伸斷裂在近鈦側(cè)。添加V組元的鈦/鎳焊縫接頭由鈦基固溶體、釩基固溶體和Ni3V、NiV3金屬間化合物組成，化合物層的存在限制了接頭性能的提高，使抗拉強(qiáng)度最高僅為163MPa，在近鎳側(cè)的顯微硬度最高為924HV，極大增加了焊縫的脆性，降低了接頭力學(xué)性能。
　　基于添加單一元素作為填充層的試驗(yàn)，進(jìn)行了添加CuCr合金和Cu2V合金作為填充層的鈦/鎳電子束焊接。添加CuCr合金并通過(guò)在鎳基合金與填充層界面處下束的方式，獲得了以鎳基固溶體

4、+銅基固溶體+鉻基固溶體+Ti2Cu/α-Ti的組織形式的接頭，使抗拉強(qiáng)度提高到264MPa。添加Cu2V合金的鈦/鎳焊接接頭，由于在焊縫中存在較多的Ti-Ni-Cu三元相，導(dǎo)致接頭的力學(xué)性能較差，抗拉強(qiáng)度僅為173MPa。
　　為進(jìn)一步提高鈦/鎳電子束焊接接頭性能，在母材中間添加了Cu/V梯度填充層進(jìn)行了焊接，利用銅不與鎳形成化合物，釩不與銅形成化合物，鈦不與釩形成化合物的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了焊縫組織為Ti60/(Ti,V)+V(s,s