TC4鈦合金與Si3N4陶瓷釬焊連接和激光連接的研究.pdf

1、金屬和陶瓷的連接問題已經(jīng)成為當(dāng)今材料領(lǐng)域研究的熱點之一。TC4合金由于其優(yōu)異的綜合性能,廣泛地應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。Si3N4陶瓷憑借其優(yōu)異的高溫性能近來成為陶瓷結(jié)構(gòu)材料的研究熱點。實現(xiàn)TC4合金和Si3N4陶瓷的連接,既能充分利用陶瓷材料的高溫性能,還能使金屬優(yōu)異的加工性能得到充分發(fā)揮,從而實現(xiàn)二者性能上的互補,具有很大的實際應(yīng)用價值。
　　為了實現(xiàn)TC4合金和Si3N4陶瓷的連接,需要解決的主要問題是:對Si3N4陶瓷潤濕及連接

2、界面殘余應(yīng)力的降低,甚至消除。本文選擇塑性優(yōu)異、熱膨脹系數(shù)高的銀-銅-鈦釬料作為中間層,采用釬焊的方法成功實現(xiàn)TC4合金和Si3N4陶瓷的連接。使用掃描電鏡觀察焊接接頭的形貌及結(jié)構(gòu),通過能譜分析、X射線衍射儀、四點彎曲強度等一系列的分析測試手段,確定連接接頭的成分、組織和結(jié)構(gòu),并對連接機理進行初步探討,確定焊接接頭的最佳工藝。同時,探究了激光焊接連接TC4合金和Si3N4陶瓷的可行性,主要研究了激光功率、激光掃描速度、試樣結(jié)合方式、中間

3、層等因素對上述兩種材料連接的影響。
　　研究結(jié)果表明,使用銀-銅-鈦釬料釬焊連接TC4合金和Si3N4陶瓷,保溫溫度和保溫時間對焊接接頭的影響比較大。通過改變溫度和時間參數(shù)來控制連接接頭的形貌和強度。釬焊溫度為850℃,保溫時間為15min的工藝條件下,可以得到接頭的最高四點彎曲強度33.7MPa。釬焊能夠成功連接的原因是釬料中的鈦作為活性元素,能夠潤濕Si3N4陶瓷的表面,并與Si3N4陶瓷發(fā)生反應(yīng)生成反應(yīng)層,從而實現(xiàn)二者的連接