中間層對純鈦-304不銹鋼擴(kuò)散連接的影響.pdf

1、在本文中，為了降低界面脆性金屬間化合物對鈦/不銹鋼異種材料擴(kuò)散連接接頭強度的不利影響，在對工業(yè)純鈦和304不銹鋼的擴(kuò)散連接中選用Cu、Ni作為中間層，以避免鈦與不銹鋼的直接擴(kuò)散和反應(yīng)，并結(jié)合脈沖加壓擴(kuò)散連接工藝，以縮短連接時間，以期減少界面金屬間化合物的生成量。另一方面，選用純Ag中間層和Nb/Ti/Cu復(fù)合中間層，在恒溫恒壓下對工業(yè)純鈦和304不銹鋼進(jìn)行擴(kuò)散連接，以期徹底消除接頭處的脆性相。對接頭微觀組織進(jìn)行了詳細(xì)的表征，測定了接頭的

2、力學(xué)性能，并探尋了連接工藝條件與接頭微觀組織和力學(xué)性能之間的關(guān)系，得到如下結(jié)論：
　　采用純Cu作中間層，結(jié)合脈沖加壓擴(kuò)散連接工藝能顯著縮短Ti/SS擴(kuò)散連接時間，在120s內(nèi)即可得到連接良好的接頭；在Cu/SS界面只形成了Cu在γFe中的有限固溶體，在Ti/Cu界面形成了β Ti，Ti2Cu，TiCu，Ti3Cu4，Ti2Cu3等金屬間化合物；接頭最高強度為337MPa，在拉伸載荷下，接頭沿Ti2Cu和TiCu發(fā)生脆性斷裂。與采

3、用Cu中間層恒溫恒壓擴(kuò)散連接 Ti/SS接頭相比，強度提高~20 MPa，說明Cu作中間層Ti與不銹鋼脈沖加壓擴(kuò)散連接接頭的力學(xué)性能仍受界面處連續(xù)分布的金屬間化合物層所限制。
　　用Ni作中間層，脈沖加壓擴(kuò)散連接鈦和不銹鋼，能顯著縮短連接時間至90s，在接頭處形成了Ti2Ni，TiNi和TiNi3等金屬間化合物；最優(yōu)工藝條件下，接頭最高抗拉強度達(dá)到358 MPa，拉伸載荷下，接頭沿界面Ti2Ni和TiNi相發(fā)生脆性斷裂；與選用Cu

4、中間層相比，用Ni作中間層，結(jié)合脈沖加壓擴(kuò)散連接可以更為顯著地提高接頭性能，但不能消除脆性金屬間化合物對鈦-不銹鋼擴(kuò)散連接接頭強度的不利影響。
　　在825~875℃，10~20min工藝條件對工業(yè)純鈦和304不銹鋼進(jìn)行恒溫恒壓擴(kuò)散連接，采用純Ag作中間層能有效地阻隔Ti與不銹鋼之間的相互擴(kuò)散和反應(yīng)，得到的接頭組織為Ti/Ti-Ag固溶體/TiAg/Ag/不銹鋼；在拉伸載荷下，接頭沿剩余的純Ag層斷裂，接頭強度達(dá)到了~420 MP

5、a，達(dá)到了純鈦基體的~86％，在Ti/Ag界面處生成的TiAg相沒有對接頭力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響；在接頭斷口表面發(fā)現(xiàn)大量的韌窩，說明接頭在拉伸載荷下以韌性斷裂的方式失效，采用純 Ag中間層有效地消除了Ti-不銹鋼異種材料擴(kuò)散連接接頭的脆性。
　　采用Nb/Ti/Cu復(fù)合中間層擴(kuò)散連接工業(yè)純鈦和不銹鋼，在850℃下保溫20min~30min，復(fù)合中間層有效地阻隔了Ti和不銹鋼之間的擴(kuò)散，在Ti/Nb界面和Cu/不銹鋼界面都只形成了固溶

6、體；在Nb/Ti/Cu界面，在保溫20min條件下，Ti箔即已消失，在界面處形成了不連續(xù)分布的Cu4Ti相和Nb-Cu-Ti的三元固溶體系。隨保溫時間的增加，在保溫30min后界面處的Cu4Ti相也完全消失，界面處的Ti濃度被稀釋至形成金屬間化合物濃度以下，界面完全由Nb-Cu-Ti三元固溶體系組成；在保溫30min條件下，接頭強度達(dá)到了~440 MPa，在拉伸載荷下，接頭沿純 Cu中間層發(fā)生塑性斷裂失效，在斷口發(fā)現(xiàn)了大量的韌窩，說明接