置氫TC21、Ti600及Ti40鈦合金擴散連接工藝研究.pdf

1、本文對置氫TC21、Ti600及Ti40鈦合金分別開展了固相擴散連接和液相擴散連接試驗，分析了置氫鈦合金母材相組成和微觀組織結(jié)構(gòu)，研究了擴散連接接頭的界面結(jié)構(gòu)以及連接工藝參數(shù)對界面結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。
　　原始TC21鈦合金是由α+β相組成，置氫后合金中氫固溶于β相內(nèi)，β相逐漸增多，α相逐漸減少，原始組織被細化，當(dāng)氫含量達到0.5wt.％時，兩相形貌無明顯差異。原始Ti600鈦合金是由片層狀的α相和少量晶間β相組成，隨著氫含量的逐漸增

2、加，層片狀的α相被打亂。當(dāng)氫含量達到0.4wt.%、0.5wt.%時，β相長大成塊狀，殘余α相很少。原始Ti40鈦合金為β相鈦合金，當(dāng)氫含量低于0.2wt.%時，晶界略有粗化，但相組織沒有太大變化，當(dāng)氫含量高于0.2wt.%時，氫會在晶界處聚集生成氫化物，當(dāng)氫含量達到0.5wt.%時，腐蝕后殘留β相很少。
　　置氫TC21、Ti600及Ti40鈦合金固相擴散連接接頭界面只由擴散孔隙組成，且隨著保溫溫度、保溫時間、連接壓力以及氫含量

3、的升高，接頭界面處擴散孔隙數(shù)量逐漸減少且孔洞尺寸逐漸減小。保溫時間30min、連接壓力3MPa、保溫溫度850℃條件下，置氫0.5wt.%TC21、置氫0.5wt.%Ti600、置氫0.2wt.%Ti40鈦合金固相擴散連接接頭完全焊合。置氫TC21母材接頭達到完全焊合比未置氫的母材完全焊合減少連接時間10min，降低溫度50℃，而在相同工藝條件下置氫TC21比未置氫TC21獲得的接頭強度大200MPa；置氫Ti600鈦合金母材接頭達到完

4、全焊合比未置氫的母材完全焊合降低溫度100℃，在相同工藝條件下置氫Ti600鈦合金比未置氫Ti600鈦合金獲得的接頭強度大100MPa。
　　采用Ti-35Zr-15Ni-15Cu釬料液相擴散連接了置氫TC21、Ti600及Ti40鈦合金。結(jié)果表明，置氫TC21鈦合金接頭由反應(yīng)層和中間的殘余釬料層組成，殘余釬料層由CuZr、Ni3Ti、TiH2及CuTi2組成，反應(yīng)層主要由鈦基固溶體組成，殘余釬料層隨保溫溫度的升高、氫含量的增加而

5、增加，置氫0.1wt.%的TC21母材接頭處殘余釬料層最?。辉谙嗤に噮?shù)下置氫0.1wt.%的TC21合金接頭抗剪強度值最大，可達183MPa。置氫Ti600鈦合金接頭由均勻的反應(yīng)層構(gòu)成，沒有金屬間化合物，氫起到細化組織的作用；隨著氫含量的不斷增加，接頭抗剪強度不斷增大，在940℃時置氫0.5wt.%Ti600母材接頭抗剪強度值最大，達到194MPa。置氫Ti40鈦合金接頭由擴散層、反應(yīng)層和中間的殘余釬料層共同組成。殘余釬料層主要由T

6、i、Zr、Ni、Cu元素組成的金屬間化合物，擴散層和反應(yīng)層都是由Ti、V、Cu所組成，金屬間化合物隨氫含量、保溫溫度的升高而減少。置氫Ti40鈦合金母材接頭的抗剪強度隨著氫含量的變化呈開口向下的拋物線曲線，在氫含量為0.3wt.%的接頭處抗剪強度達到最大值。在940℃時置氫0.3wt%的接頭抗剪強度最大，為92MPa。
　　氫提高TC21、Ti600鈦合金固相擴散連接接頭焊合率的作用明顯；液相擴散連接置氫TC21、Ti600及Ti