Ti-Zr-Ni-Cu非晶態(tài)釬料真空釬焊TA15鈦合金的研究.pdf

1、眾所周知，鈦合金具有優(yōu)良的性能和良好的抗腐蝕性，在航空航天、航海、化學和石油等工業(yè)中處于重要的地位。在眾多鈦合金中，近α型鈦合金TA15憑借其出色的釬焊性能已經(jīng)廣泛應用于航天領域。為了改善真空釬焊TA15鈦合金的釬焊工藝以提高其力學性能，本研究制備了可用于TA15鈦合金真空釬焊中的Ti-Zr-Ni-Cu四元非晶態(tài)釬料，分別為Ti40Zr25Ni15Cu20（1號）、Ti45Zr34Ni13Cu8（2號）、Ti37.5Zr37.5Ni10

2、Cu15（3號）、Ti55Zr13Ni9Cu23（4號）。本試驗采用真空甩帶機制備不同配比的非晶態(tài)釬料，并對比其成帶性能，通過球磨設備對制備的非晶態(tài)薄箔狀釬料進行制粉試驗，得到粉末狀的Ti-Zr-Ni-Cu非晶釬料。論文通過DSC試驗分析來擬定釬焊參數(shù)，對TA15鈦合金單剪搭接接頭進行真空釬焊，并對釬焊后的試樣進行剪切力學性能測試和焊縫的顯微組織觀察，采用X射線衍射分析斷口物相組成。
　　 論文選取了四種不同配比的粉末狀釬料和薄

3、箔狀釬料，通過XRD物相分析可知，釬料在兩種狀態(tài)下均具有寬大的衍射峰，但沒有明顯與結(jié)晶相對應的衍射峰，說明四種配比的釬料均為非晶態(tài)。試驗通過DSC分析釬料的熔點，確定釬焊溫度區(qū)間為930℃至970℃，保溫時間區(qū)間為10分鐘至120分鐘。粉末狀2號釬料的DSC分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種釬料的熔點超過1200℃，與薄箔狀2號釬料相比發(fā)生了物相改變，導致粉末狀Ti45Zr34Ni13Cu8焊接TA15搭接接頭的剪切強度較低。
　　 論文對93

4、0℃保溫10分鐘工藝條件下制備的四種薄箔狀釬料搭接接頭焊縫組織區(qū)域進行顯微觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Cu元素、Ni元素和Zr元素主要聚集在焊縫中央較為粗大的塊狀組織中，從而導致接頭強度的降低。由于2好釬料和4號釬料在此工藝下，釬料的鋪展性能較差，在斷口都出現(xiàn)了明顯的漏焊現(xiàn)象，也導致剪切強度不高。釬焊溫度增至970℃并延長保溫時間至120分鐘的釬焊工藝試驗結(jié)果表明會消除較粗大的塊狀組織并取代為相對細小的晶粒組織，各元素的分布較為均勻，消除了Cu-Ti

5、、Cu-Al等脆性相，搭接接頭剪切強度較高。此外，結(jié)果也表明1號、3號、4號釬料焊接的搭接接頭都出現(xiàn)斷裂于母材的現(xiàn)象，尤其是4號釬料的搭接接頭全部斷裂于母材，其剪切強度相對于其它釬料在此工藝下最高。本文通過對930℃保溫10分鐘工藝條件下制備的四種粉末狀釬料搭接接頭焊縫組織區(qū)域的顯微組織分析可知，除了2號粉末狀釬料以外，其它三種粉末狀釬料在此較短的保溫時間下相對于薄箔狀釬料的鋪展性能得到了明顯的提高，并且搭接接頭剪切強度的標準偏差數(shù)值較