2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、鈦合金與不銹鋼的復(fù)合構(gòu)件不僅具有兩種材料的綜合優(yōu)勢,而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,在航空航天以及國民經(jīng)濟(jì)的重要領(lǐng)域擁有良好的應(yīng)用前景。但是由于鈦、鋼兩種金屬材料物理性能相差較大,同時焊接時極易生成大量鈦/鐵脆性金屬間化合物,導(dǎo)致構(gòu)件接頭性能惡化,這也是大多數(shù)異種金屬實(shí)現(xiàn)可靠連接亟待解決的基礎(chǔ)性問題。針對這個問題,探索了一種金屬粉末作為過渡層的鈦/鋼電阻釬焊工藝方法。試驗研究了金屬粉末的種類,電阻釬焊工藝參數(shù)的改變對鈦/鋼搭接釬焊接頭力學(xué)性能、

2、微觀組織以及原子擴(kuò)散的影響,并且探討了金屬粉末在鈦/鋼釬焊接頭中的冶金反應(yīng)機(jī)理。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴探索了以金屬粉末為過渡層,采用耐高溫密封膠作為防氧化措施,鈦合金與不銹鋼電阻釬焊工藝的實(shí)現(xiàn)方法。以鈦合金、不銹鋼母材元素為基點(diǎn),根據(jù)元素間冶金相溶性原則,選定了Cr、Ni、Nb、V等元素作為考察對象,試驗設(shè)計了5類接頭。并且進(jìn)行力學(xué)性能測試和XRD、SEM等微觀分析,探索了添加元素對接頭的有效性。結(jié)果表明,Cr、Nb、V等元

3、素可作為鈦/鋼連接過渡層的選擇元素,這三種元素的添加大幅度提高接頭強(qiáng)度,同時顯著降低了接頭中Fe-Ti、Cu-Ti系脆性相的含量。大量新生成的Ti基固溶體存在于接頭組織中,使得接頭性能顯著提高。接頭斷口分析顯示,接頭斷裂模式為韌性斷裂與延晶斷裂的混合斷裂模式。⑵探索了金屬粉末層介入的鈦/鋼電阻釬焊工藝方法,使用正交試驗對各工藝參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)選擇,并研究了焊接電流、焊接時間、電極壓力、粉末層添加量、粉末顆粒度等工藝參數(shù)對接頭組織及性能的影響

4、規(guī)律。結(jié)果表明,過大或過小的參數(shù)均不利于接頭的形成,只有當(dāng)各工藝參數(shù)以合理的關(guān)系匹配時才能夠滿足鈦/鋼電阻釬焊的可靠連接,當(dāng)焊接電流為3.0KA,焊接時間2.0s,電極壓力0.4MPa,Cr粉添加量為0.03g,Nb、V混合粉末添加量為0.04g時,接頭抗剪切強(qiáng)度最高可達(dá)226.18MPa。研究了金屬粉末為過渡層對鈦/鋼搭接釬焊接頭原子擴(kuò)散的影響機(jī)制。分析表明:Cr粉與Nb、V混合粉末對于原子擴(kuò)散的影響行為不同。Cr粉參與冶金反應(yīng)的程度

5、較小,主要以金屬顆粒形態(tài)阻擋Ti、Fe原子向?qū)?cè)的擴(kuò)散;Nb、V混合粉末大量參與冶金反應(yīng),消耗大量Ti原子,同時未參與反應(yīng)的粉末繼續(xù)阻擋 Ti、Fe原子的擴(kuò)散。只有合理的粉末添加量才能保證既有適量的剩余粉末阻擋 Ti、Fe原子的擴(kuò)散,又有適量的粉末參與冶金反應(yīng)生成有益于接頭強(qiáng)度提升的組織。⑶討論了粉末顆粒在接頭形成過程中的冶金行為。粉末作為過渡層時,粉末顆??梢暈槎嘣哟貓F(tuán)。釬焊時,由于液態(tài)的釬料包覆在粉末顆粒周圍,原子簇團(tuán)表面的原子會

6、脫離簇團(tuán)束縛進(jìn)入液態(tài)釬料,與借助液態(tài)釬料擴(kuò)散的Ti、Fe原子以及釬料原子Ag、Cu、Zn相遇發(fā)生冶金反應(yīng)。因此粉末顆粒不僅起到了阻擋Ti、Fe原子擴(kuò)散的作用,而且改變接頭冶金反應(yīng)的反應(yīng)界面,以一種剝離式的反應(yīng)方式消耗金屬粉末,從而改變了新生相的分布狀態(tài),不再集中出現(xiàn)在接頭中,而是彌散分布在新生成的 Ti基固溶體與剩余釬料之中,以第二相粒子強(qiáng)化的作用有效提高接頭性能。由于C u-Ti脆性相在近鈦合金側(cè)過渡區(qū)含量較高,成為接頭薄弱區(qū),因此,

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