鈦合金-鋼異種金屬真空釬焊試驗研究.pdf

1、鈦及鈦合金具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等諸多優(yōu)良特性，從而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)，特別是航空航天和化工領(lǐng)域。然而鈦及鈦合金構(gòu)件制造工藝復(fù)雜、成本高昂，限制了其應(yīng)用范圍。鈦及鈦合金與結(jié)構(gòu)鋼或不銹鋼的配合使用是簡化制造工藝、降低成本的有效方法。然而鈦及鈦合金與鋼異種金屬間的焊接存在諸多困難。
　　本文采用新型Ti-Cu基非晶釬料對γ-TiAl合金/40Cr鋼和TC4鈦合金/304不銹鋼進(jìn)行了真空釬焊試驗，并從顯微組織、元素分布、相組成、力學(xué)

2、性能和斷口分析等方面對釬焊接頭進(jìn)行了研究。
　　本文分別以Ti-Cu-Ni-Zr-Sn、Ti-Cu-Ni-Zr、Cu-Ti-Ni-Zr-V非晶箔帶釬料和純Cu箔釬焊γ-TiAl合金和40Cr鋼，以Cu-Ti-Ni-Zr-V非晶箔帶釬料釬焊TC4鈦合金和304不銹鋼，均得到了無氣孔和裂紋的優(yōu)質(zhì)接頭。
　　采用Ti-Cu-Ni-Zr-Sn非晶釬料所得釬焊焊縫主要由兩個區(qū)域組成:Ti(Ni，Cu)Al和Ti-Al金屬間化合物組成的

3、混合物區(qū)，剩余釬料和分布在剩余釬料中的Ti-Sn、Ti(Ni，Cu)金屬間化合物組成的混合物區(qū)。在采用純Cu箔做為釬料的釬焊接頭中，Cu箔釬料不能阻止Ti的擴(kuò)散，使得Ti在40Cr鋼母材側(cè)富集并與Fe發(fā)生反應(yīng)，形成Fe-Ti金屬間化合物，嚴(yán)重影響了接頭的力學(xué)性能。
　　采用Ti60Cu10Ni22Zr8非晶釬料進(jìn)行γ-TiAl合金/40Cr鋼釬焊試驗時，接頭最高剪切強(qiáng)度為32 MPa。三種不同保溫時間下的釬焊接頭均斷裂于Ti和Al

4、含量較高的40Cr鋼與釬料層的互擴(kuò)散界面層附近，Ti-Al金屬間化合物的存在使該位置成為釬焊接頭的最薄弱區(qū)域。
　　采用Cu37.5Ti25Ni12.5Zr12.5V12.5非晶釬料所得γ-TiAl合金/40Cr鋼釬焊接頭的剪切強(qiáng)度為136 MPa，斷裂發(fā)生于含有金屬間化合物的灰色相層，其擴(kuò)散層為不規(guī)則的齒狀Ti基固溶體，釬料與40Cr之間的連接強(qiáng)度較高。采用Cu43.75Ti37.5Ni6.25Zr6.25V6.25非晶釬料所得

5、γ-TiAl合合/40Cr鋼釬焊接頭的剪切強(qiáng)度僅為38 MPa，斷裂發(fā)生于40Cr與釬料之間的擴(kuò)散層，擴(kuò)散層較平整，主要包含Ti19Al6和Ti2Cu等金屬間化合物。以上結(jié)果表明含有相對少量Ti和較多V的釬料更適合于γ-TiAl合金/40Cr鋼的焊接。
　　采用Cu-Ti-Ni-Zr-V非晶釬料釬焊TC4鈦合金/304不銹鋼的實驗結(jié)果表明，釬料與304不銹鋼母材的互溶性優(yōu)于其與40Cr鋼的互溶性。采用Cu43.75 Ti37.5N