TiB2顆粒增強ZL101復(fù)合材料的電子束焊接及接頭性能研究.pdf

1、利用混合鹽法制備的TiB2/ZL101復(fù)合材料是一種新型的原位合成顆粒增強結(jié)構(gòu)材料，具有重量輕、比強度和比模量高、熱膨脹系數(shù)小、耐高溫、耐磨、抗腐蝕和尺寸穩(wěn)定性好等特點。目前金屬基顆粒增強復(fù)合材料具有大的焊接氣孔敏感性、第二相粒子偏析以及粒子與金屬的界面反應(yīng)產(chǎn)生的脆性相等一系列問題，嚴重影響焊接接頭性能。揭示上述問題的形成機制，制定對應(yīng)的策略是實現(xiàn)金屬基顆粒增強復(fù)合材料推廣應(yīng)用所必須攻克的技術(shù)難題。本文采用新型掃描電子束焊接方法，研究其

2、工藝適應(yīng)性、第二相粒子的熔池行為、電子束工藝參數(shù)對焊縫成形的影響、微觀組織和力學性能之間的映射關(guān)系，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　通過電子束焊接工藝試驗發(fā)現(xiàn)電子束焊接方法對新型TiB2/ZL101復(fù)合材料有很強的適用性，而且通過優(yōu)化的工藝參數(shù)可以獲得無缺陷、深寬比很大、成形良好、晶粒細小和增強相彌散分布的焊接接頭。
　　電子束的攪拌作用和金屬蒸氣的反作用力使得焊前呈團聚態(tài)的TiB2顆粒在熔池中被擊碎，彌撒分布于焊縫

3、；彌散分布的TiB2顆粒、電子束的攪拌破碎作用及焊后凝固較大的過冷度增加了非自發(fā)形核核心，細化焊縫晶粒。
　　基于數(shù)值模擬的結(jié)果，增強相 TiB2顆粒的存在導致復(fù)合材料的熱導率減小，熔池溫度峰值更高，溫度梯度更大且熔池變小, TiB2/ZL101復(fù)合材料的電子束焊接接頭容易得到深寬比很大的“釘”形焊縫；與此同時，復(fù)合材料粘度增大，熔池流動更加困難，這將不利于氣孔缺陷的控制，增加了TiB2/ZL101復(fù)合材料的氣孔敏感性，而氣孔等缺