電場(chǎng)激活Ti-Ni擴(kuò)散連接界面相變與力學(xué)性能研究.pdf

1、鈦及鈦合金具有高的比強(qiáng)度、優(yōu)良的耐熱、耐蝕性及斷裂韌性等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、車(chē)輛制造以及化工等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，由于其價(jià)格昂貴，經(jīng)常選擇與不銹鋼等其它金屬連接后使用。異種金屬材料連接時(shí)界面往往會(huì)形成脆性金屬間化合物而使得接頭性能下降，采用鎳作為中間過(guò)渡層可有效改善接頭力學(xué)性能，使其滿(mǎn)足服役要求。因此研究Ti/Ni體系連接界面的相變規(guī)律和性能對(duì)鈦合金與其它金屬的連接具有指導(dǎo)作用。
　　本文采用電場(chǎng)激活擴(kuò)散連接技術(shù)(FADB)，通過(guò)電

2、場(chǎng)能對(duì)連接界面激活實(shí)現(xiàn)了Ti/Ni的擴(kuò)散連接，對(duì)Ti/Ni擴(kuò)散偶連接界面擴(kuò)散層形貌和結(jié)構(gòu)、兩種材料發(fā)生界面擴(kuò)散反應(yīng)時(shí)新相的生成規(guī)律以及界面連接強(qiáng)度進(jìn)行了研究。利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡及能譜儀觀察和分析了擴(kuò)散層的顯微組織、相組成和界面元素分布。采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)擴(kuò)散層的抗剪切性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　研究結(jié)果表明，Ti/Ni擴(kuò)散過(guò)程中金屬間化合物的生成順序是Ni3Ti、NiTi2、NiTi。擴(kuò)散溫度、保溫時(shí)間和電流是影響擴(kuò)散連接的重

3、要因素。隨著擴(kuò)散溫度的升高，NiTi2和NiTi的厚度逐漸增長(zhǎng)，Ni3Ti則是先增加后減少，但NiTi2、NiTi和Ni3Ti的總厚度呈不斷增加趨勢(shì)。當(dāng)擴(kuò)散溫度為650℃時(shí)，隨著擴(kuò)散時(shí)間的增加，Ni3Ti、NiTi2和NiTi層都呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且Ni3Ti層的厚度始終大于NiTi層。當(dāng)擴(kuò)散溫度為750℃時(shí)，NiTi層的厚度隨時(shí)間的延長(zhǎng)大幅度增加，NiTi2的增長(zhǎng)趨勢(shì)是先增加后平穩(wěn)，而Ni3Ti層在擴(kuò)散時(shí)間達(dá)到30min時(shí)轉(zhuǎn)變成柱狀組織

4、，并且隨時(shí)間的增加柱狀組織越來(lái)越多，直到Ni3Ti層完全消失。電流不僅能夠加快擴(kuò)散層的生長(zhǎng)速度，也是促進(jìn)柱狀組織形成的重要因素。Ti/Ni擴(kuò)散偶連接界面處金屬間化合物Ni3Ti、NiTi2和NiTi層的厚度都隨電流的增大而增大。電流大于1000A后，在Ni3Ti層中形成長(zhǎng)條狀的黑色β-Ti相，β-Ti相區(qū)隨電流的增大逐步擴(kuò)大，而Ni3Ti層逐漸縮小直至消失，最終在NiTi與Ni(Ti)之間聚集形成了富鈦層。同時(shí)，隨著電流的增大，NiTi