基于塊體非晶合金的瞬時過冷液相擴散連接研究.pdf

1、擴散連接技術是一種精密的連接方法，有著接頭強度高，變形小，成型美觀等優(yōu)點，同時還能焊接異種材料，如陶瓷與金屬、鐵與銅等，是當前材料科學領域的研究熱點。本文提出了一種新型擴散焊接方法——瞬時過冷液相擴散連接方法，該方法是以塊體非晶合金作為中間層，利用其在過冷液相區(qū)的超塑性連接母材，然后升高溫度通過原子相互擴散實現(xiàn)冶金結合的焊接方法。
　　本文以Cr18Mn18N高氮鋼及TiAl-Ni(GH4049)異種材料為研究對象，通過XRD、S

2、EM、DSC、EDS、顯微硬度、拉伸強度等分析方法，分析了連接接頭的微觀形貌、組織成分和力學性能，主要研究結果如下:
　　1)本文提出了瞬時過冷液相擴散連接，分析了瞬時過冷液相擴散連接基本原理和特點，描述其主要過程，并與其他焊接方法對比。通過實驗證明這種方法可以在高氮鋼和TiAl-Ni異種金屬的相變點以下實現(xiàn)材料的有效連接。
　　2)通過Pilling模型描述瞬時過冷液相擴散連接的過程，主要分為塑形變形階段，縮孔階段，其中縮

3、孔階段主要依靠塑形變形、原子擴散方式來縮孔。在第二階段初期主要依靠塑形變形來提高界面接觸面積，隨著連接的進行，之后原子的擴散占據(jù)了主要作用。并以公式描述瞬時過冷液相擴散連接的連接溫度、外加壓強及完成連接所需時間之間的規(guī)律，模擬Zr50Al15Ni10Cu25非晶合金在TiAl-Ni高溫合金中以5MPa/773～1113K條件下完成高質量連接的下限時間為3.86ks左右。
　　3)通過機械合金化方法制備了Fe60Cr15Mn10N1

4、5塊體非晶合金粉末，通過DSC分析可知所制備非晶的相關參數(shù)為:玻璃轉變溫度Tg=437℃，晶化溫度Tx=519℃，過冷液相區(qū)寬度ΔTx=82℃。以Fe60Cr15Mn10N15非晶合金作為中間層，對Cr18Mn18N高氮鋼進行瞬時過冷液相擴散連接。隨著擴散溫度和保溫時間的提高，界面冶金結合良好，接頭力學性能有所提高。在高氮鋼的固溶相變溫度以下，連接壓力為5MPa時，當連接溫度為480℃時保溫30min，擴散溫度為950℃時保溫90min

5、后所得到的接頭力學性能最高，接頭強度最高達到了432MPa;
　　4)以Zr50Al15Ni10Cu25非晶合金作為中間層，對TiAl-Ni(GH4049)異種材料進行瞬時過冷液相擴散連接，接頭結合良好，接頭力學性能隨連接溫度的升高和擴散時間的延長而得到改善。在GH4049合金時效相變溫度以下，連接壓力為5MPa時，當連接溫度480℃時保溫30min，擴散溫度為880℃時保溫90min后所得到的接頭力學性能最高，接頭強度最高達到了