電場激活Ti-Ni擴散連接界面相變與力學性能研究.pdf

1、鈦及鈦合金具有高的比強度、優(yōu)良的耐熱、耐蝕性及斷裂韌性等優(yōu)點，在航空、航天、車輛制造以及化工等領域受到廣泛關注，由于其價格昂貴，經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界面往往會形成脆性金屬間化合物而使得接頭性能下降，采用鎳作為中間過渡層可有效改善接頭力學性能，使其滿足服役要求。因此研究Ti/Ni體系連接界面的相變規(guī)律和性能對鈦合金與其它金屬的連接具有指導作用。
　　本文采用電場激活擴散連接技術(FADB)，通過電

2、場能對連接界面激活實現了Ti/Ni的擴散連接，對Ti/Ni擴散偶連接界面擴散層形貌和結構、兩種材料發(fā)生界面擴散反應時新相的生成規(guī)律以及界面連接強度進行了研究。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散層的顯微組織、相組成和界面元素分布。采用萬能試驗機對擴散層的抗剪切性能進行了測試。
　　研究結果表明，Ti/Ni擴散過程中金屬間化合物的生成順序是Ni3Ti、NiTi2、NiTi。擴散溫度、保溫時間和電流是影響擴散連接的重

3、要因素。隨著擴散溫度的升高，NiTi2和NiTi的厚度逐漸增長，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。當擴散溫度為650℃時，隨著擴散時間的增加，Ni3Ti、NiTi2和NiTi層都呈增長的趨勢，并且Ni3Ti層的厚度始終大于NiTi層。當擴散溫度為750℃時，NiTi層的厚度隨時間的延長大幅度增加，NiTi2的增長趨勢是先增加后平穩(wěn)，而Ni3Ti層在擴散時間達到30min時轉變成柱狀組織

4、，并且隨時間的增加柱狀組織越來越多，直到Ni3Ti層完全消失。電流不僅能夠加快擴散層的生長速度，也是促進柱狀組織形成的重要因素。Ti/Ni擴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層中形成長條狀的黑色β-Ti相，β-Ti相區(qū)隨電流的增大逐步擴大，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，隨著電流的增大，NiTi