基于中間過渡層的鈦與不銹鋼電阻點(diǎn)焊的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)零部件綜合性能的要求也越來(lái)越高，而單一金屬結(jié)構(gòu)件通常很難滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。鈦與不銹鋼的焊接結(jié)構(gòu)件綜合了這兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，既節(jié)省了材料，又提高了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性，因此，鈦與不銹鋼異種金屬的連接將不可避免。但由于鈦與不銹鋼兩者在物理、化學(xué)性能方面存在很大差異且焊接中易生成脆性的金屬間化合物，嚴(yán)重惡化了接頭的力學(xué)性能，從而制約了鈦與不銹鋼的有效連接。
　　本研究分別采用 Cu、Ni、Nb、

2、Ta等中間過渡層，通過調(diào)節(jié)焊接參數(shù)對(duì)純鈦和SUS304不銹鋼進(jìn)行電阻點(diǎn)焊連接。通過拉伸試驗(yàn)對(duì)接頭進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，探討了焊接電流、焊接時(shí)間及電極壓力對(duì)熔核尺寸和接頭抗剪力的影響，并利用光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡觀察、分析接頭微觀組織特性及斷口形貌，并探討了焊接參數(shù)對(duì)界面反應(yīng)層及接頭斷裂行為的影響，及界面反應(yīng)層對(duì)接頭強(qiáng)度的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用 Ni中間層，當(dāng)焊接電流為10KA時(shí)，在 Ni/Ti界面，觀察到了網(wǎng)狀的 Ti2Ni與

3、α-Ti的共晶組織，其厚度約為6μm，在 SUS304/Ni界面沒有觀察到新相的形成。接頭最大抗剪載荷為5.2kN。采用 Ni中間層對(duì)鈦與不銹鋼進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)，Ni層厚度是一重要影響因素。
　　采用Nb中間層，當(dāng)焊接電流為10KA時(shí)，在Nb/SUS304界面，觀察到了雙層結(jié)構(gòu)反應(yīng)層生成，靠近Nb側(cè)的板狀結(jié)構(gòu)為FeNb，而靠近不銹鋼側(cè)為Fe2Nb，在 Nb/Ti界面，檢測(cè)到了 Fe(Nb,Ti）的生成，其厚度約為10μm。接頭最大抗剪載

4、荷為6.67kN。接頭斷面全為層狀撕裂，接頭破壞發(fā)生在不銹鋼 SUS304與中間層Nb的界面，檢測(cè)結(jié)果顯示，接頭破壞與Fe-Ti化合物有關(guān)。
　　采用 Ta中間層，當(dāng)焊接電流為8KA時(shí)，在 Ta/SUS304界面區(qū)分別是 FeTa和含F(xiàn)e量不同的Fe-Fe2Ta共晶組織區(qū)，在Ta/Ti界面的Ti內(nèi)觀察到了一個(gè)厚度約為8μm的 Ta在α-Ti中的過飽和固溶體區(qū)。接頭最大抗剪載荷為7.49kN，與Ni和Nb相比，用Ta得到的接頭抗剪力

5、是最大的，這主要?dú)w功于中間過渡層Ta的使用，抑制了界面反應(yīng)物的生長(zhǎng)，接頭性能得到了改善。接頭斷面為層狀撕裂，接頭破壞發(fā)生在不銹鋼與中間層Ta之間。
　　采用 Cu-Ta中間層，當(dāng)焊接電流為9KA時(shí)，Cu-Ta/Ti界面區(qū)觀察到了一個(gè)厚度約為8μm的致密狀金屬間化合物層，由 FeTa構(gòu)成，在 SUS304/Cu-Ta界面觀察到厚度大約為10μm的針狀反應(yīng)層，由 Fe2Ti構(gòu)成。在焊接中部 Ta完全溶解，在焊點(diǎn)外緣部位 Ta只溶解約5