新型鈦合金釬料制備及性能研究.pdf

1、使用鈦基釬料釬焊的接頭耐腐蝕、高溫性能良好，對于日益彰顯出獨特優(yōu)勢的高溫復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用不可或缺。然而，在眾多鈦基釬料中，以下兩個問題成為阻礙鈦基釬料大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的障礙:①在降低釬焊溫度的前提下如何保持和提高焊接接頭室溫或高溫力學(xué)性能;②缺乏鈦基釬料與相關(guān)母材之間的潤濕行為研究。
　　本文采用高溫電弧熔煉方法制備Ti-25％Cu-15％Ni（簡稱Ti-Cu-Ni，質(zhì)量比，下同）、Ti-30％Cu-10％Si（簡稱Ti-Cu

2、-Si）、Ni-18％Cr-9％Ti-8％Si（簡稱Ni-Cr-Ti-Si）和Ti-50％Cu-5％Nb(簡稱Ti-Cu-Nb)等四種鈦基釬料。通過對釬料DSC曲線和微觀組織的研究，確定了釬焊溫度和釬料的組成;通過研究釬料在非金屬母材上的潤濕性，闡明了釬料在母材上的潤濕特點;對母材進行實際釬焊試驗，分析了元素在同質(zhì)或異質(zhì)母材之間的擴散行為和化學(xué)反應(yīng);焊接試驗完成后，對TA0/TA0和TC4/TC4鈦及鈦合金的焊接接頭常溫和高溫力學(xué)性能進

3、行了對比，同時分析了拉伸斷口形貌和焊接接頭各區(qū)域的顯微硬度。得出以下主要結(jié)論:
　　(1) Ti-Cu-Ni釬料由α-Ti、Ti2Cu和TiNi組成，熔化溫度為960℃;Ti-Cu-Si釬料主要由Ti5Si3和Ti2Cu組成，熔化溫度為1000℃;Ni-Cr-Ti-Si釬料由Ni16Ti6Si7和Cr2Ni3組成，這兩種化合物都屬于高溫相，熔化溫度大于1200℃;Ti-Cu-Nb釬料由Cu3Ti2、Ti2Cu和Nb單質(zhì)組成，熔化溫

4、度為950℃。
　　(2)在1150℃≤T≤1300℃范圍內(nèi)，Ti-Cu-Si釬料在炭炭基體上出現(xiàn)反常潤濕現(xiàn)象，即潤濕角隨著溫度的升高持續(xù)增大。這跟反應(yīng)界面生成的新化合物和它們的分布有關(guān);Ti-Cu-Nb釬料在T≥1000℃后，界面反應(yīng)異常強，保溫時間和釬焊溫度對潤濕角度的變化影響不大，界面生成大量TiSi。
　　(3)在Ti-Cu-Ni釬料釬焊TA0工業(yè)純鈦時，釬料會在外焊縫處形成熔析作用;Ti-Cu-Si釬焊C/C復(fù)合材

5、料時，在母材孔隙處形成的TiC能與母材基體形成增強作用，但焊縫處由于大量C元素的沉積會形成孔隙和富碳脆性區(qū)。Ni-Cr-Ti-Si釬料隨著溫度的升高會在石墨與不銹鋼之間形成緊密結(jié)合區(qū)，但容易出現(xiàn)熔蝕作用。
　　(4)在研究用Ti-Cu-Ni釬料對鈦及鈦合金母材進行焊接的釬焊工藝中得出，在套接工藝下、釬焊溫度為980℃、保溫時間30min時工業(yè)純鈦TA0和鈦合金TC4分別可以獲得最大拉伸強度為219.90MPa和832.95MPa的