Ti-Ni釬料釬焊TZM合金工藝及機(jī)理研究.pdf

1、TZM合金作為一種性能優(yōu)良的高溫材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、核電等領(lǐng)域，本文針對TZM合金高溫工作環(huán)境的連接需求，采用三種TiNi共晶釬料對TZM合金進(jìn)行了釬焊連接并獲得了性能優(yōu)良的接頭。研究了不同TiNi釬料釬焊TZM合金試驗中，釬焊工藝對釬焊接頭界面組織和性能的影響，并闡述了各接頭界面組織結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，探究了母材溶解量的相關(guān)因素，解明了各接頭斷裂機(jī)制。綜合分析了釬料成分、接頭界面組織和接頭力學(xué)性能之間的相互關(guān)系，并通過增加釬料中N

2、i元素的含量，抑制了Ti對母材的溶蝕作用，Ti-61Ni釬料試驗中獲得了最佳釬焊工藝參數(shù)(T=1240 ℃/t=20min)。
　　對采用電弧熔煉方法制備的三種TiNi共晶釬料進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，Ti-24Ni釬料中包含有Ti2Ni相和Ti基固溶體(Tiss)，釬料熔點為940 ℃左右；Ti-50Ni釬料中物相為TiNi基體相及彌撒分布的Ti2Ni相，熔點為1290 ℃；Ti-61Ni釬料由TiNi3相和TiNi相組成，熔點為1114

3、℃。
　　采用Ti-24Ni釬料釬焊TZM合金，接頭界面組織為：TZM/Tiss層/δ-Ti2Ni層/Tiss層/TZM，界面平整呈對稱結(jié)構(gòu)，無明顯缺陷。釬縫與母材交界處存在裂紋狀結(jié)構(gòu)，這是由于釬焊過程中液態(tài)釬料沿晶滲透到母材中，將Mo基體剝落至釬料中，最終降溫過程中保存在釬縫中。分析表明，Ti2Ni相層的厚度及裂紋狀結(jié)構(gòu)的量共同影響著接頭的力學(xué)性能。
　　采用Ti-50Ni釬料釬焊TZM合金試驗中，釬縫中主要含有TiNi3

4、相、TiNi相以及少量的Ti2Ni相，存在Ti元素擴(kuò)散區(qū)。由于釬焊溫度過高，使得母材晶粒長大，發(fā)生再結(jié)晶，液態(tài)釬料更容易沿晶滲透到母材中；Ti-50釬料對母材溶蝕加劇，釬縫呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，升高釬焊溫度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得細(xì)小而均勻。斷口分析表明，斷裂位置出現(xiàn)在釬縫中心，斷裂形式為脆性斷裂。
　　采用Ni含量較多的Ti-61Ni釬料對TZM合金進(jìn)行釬焊連接，釬縫中只有TiNi3相和TiNi相出現(xiàn)，未出現(xiàn)裂紋狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。部分Mo基體溶入