鈦與鋼相變超塑性擴(kuò)散連接的研究.pdf

1、鈦金屬在金屬結(jié)構(gòu)材料中僅次于鐵、鋁、鎂，居第4位，被譽(yù)為發(fā)展中的第3金屬材料。鈦及其合金由于具有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕、無磁、焊接性能好等一系列特點，一直受到世界各國的重視，發(fā)展迅速。近年來，鈦在石油、化工、汽車、生物醫(yī)學(xué)和文體用品等領(lǐng)域開始得到應(yīng)用，并已成為新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備不可缺少的金屬材料。對于異種材料的連接，采用傳統(tǒng)的熔焊方法很難實現(xiàn)可靠的連接，擴(kuò)散連接作為固相連接方法之一，具有工藝簡單、可操作性強(qiáng)、可連接大斷面接頭、零件變

2、形?。贿B接接頭質(zhì)量好等優(yōu)點。 本文通過對TC4鈦合金與Custom465不銹鋼，TC4鈦合金與25鋼進(jìn)行了相變超塑性擴(kuò)散連接的可行性研究，利用掃描電鏡、能譜儀、X射線衍射儀等方法對接頭界面組織結(jié)構(gòu)、物相組成等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，研究鈦合金與鋼中元素擴(kuò)散和金屬間化合物形成的規(guī)律，在拉伸斷裂機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，對鈦合金與鋼異種材料擴(kuò)散連接的方式進(jìn)行了對比分析。 結(jié)果表明，通過對鈦與不銹鋼直接擴(kuò)散連接接頭研究發(fā)現(xiàn)，鈦與不銹鋼之

3、間形成擴(kuò)散層，F(xiàn)e在鈦合金側(cè)發(fā)生了明顯的擴(kuò)散，界面相主要由FeC3、TiC、α-Fe、FeCr，β-Ti、FeTiO3等組成；對TC4/Ni/Custom465接頭的研究表明，鈦合金與鎳中間層發(fā)生了強(qiáng)烈的互擴(kuò)散，形成了明顯的白亮擴(kuò)散層，鎳中間層兩側(cè)的Fe、Ti等元素的擴(kuò)散沒有穿透鎳中間層，鎳中間層的存在對兩側(cè)的Fe與Ti元素之間的互擴(kuò)散起到了極為有效的阻隔作用。對比直接擴(kuò)散連接接頭，加入鎳中間層后的接頭焊合率有顯著的提高，接頭拉伸強(qiáng)度可

4、達(dá)到348.45MPa。因此，合理的中間層對異種材料擴(kuò)散連接接頭有著重要的作用。對加Ni中間層的鈦合金與25鋼擴(kuò)散連接接頭掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，接頭界面處形成了多層次的層狀組織，結(jié)合接頭能譜分析及X射線衍射分析表明在界面上存在NiTi2、NiTi、Ni3Ti、FeNi3、FeNi等多種金屬間化合物；斷口分析表明，在TC4鈦合金側(cè)有裂紋存在，斷口為混合型，局部區(qū)域存在解理面和韌窩狀的凹坑；對在高壓力條件下無Ni中間層的鈦合金與25鋼擴(kuò)散連接接