tc4钛合金与1cr18ni9ti不锈钢超塑性扩散连接工艺研究

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1、摘要钛合金具有很多优良性能，是航空、航天等行业最为广泛应用的材料之一，但其储量有限、价格昂贵，限制了进一步的推广应用。因此，研究钛合金与不锈钢异种金属的连接，对于合理、充分、高效地利用钛合金材料，节约有限的钛合金资源具有重要意义，同时为了综合发挥两种合金各自优良的性能，提高相关产品的适用性开辟了一条新的途径。本文通过调整主要工艺参数(温度、压力、时间)进行了多次扩散连接试验，并对接头断口微观组织进行了详细地观察和分析，得出各主要工艺参数对连接质量的影响规律，确定最佳连接工艺参数；采用S叫、XRD等仪器深入观察分析了接头微区各元素的扩散

2、情况，以及界面处形成的微观组织的种类、分布及其对连接性能的影响，对TC4钛合金与1Crl8Ni9Ti不锈钢的超塑性扩散连接进行了较为深入系统的研究。试验结果表明，TC4钛合金与ICrl8Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接的最佳连接工艺参数规范为T=760～790℃，p=3～5Mpa，t=20～30min，hNi_30pm，在此工艺条件下，接头的剪切强度可达t=131．IMPa。采用镍箔作中间过渡层，有效地防止了铁与钛、碳间的相互扩散和迁移，避免界面上更多的脆性金属间化合物产生，从而提高了接头性能，在镍与钛合金连接界面处形成了Ni3Ti、N

3、iTi、NiTi2等新相。采用超声水浸c扫描成像检测系统，检测出了连接界面的接合率状况，与实际测出的界面缺陷分布情况具有较好的一致性。在本试验最佳连接温度条件下，TCA钛合金与ICrl8Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接接头接合率可达94％以上。根据Fick第二定律，建立了Tc4／1Crl8Ni9Ti扩散连接界面附近元素的浓度场方程，运用matlab软件对TC4／1Crl8Ni9Ti扩散连接界面附近的浓度场进行了数值模拟。在扩散连接浓度场的模拟结果与试验测定结果吻合的基础上，探讨了元素扩散与扩散时间的关系，对扩散时间的选择具有指导意义。关

4、键词：钛合金，不锈钢，超塑性扩散连接，金属间化合物，浓度场ABSTRACT耽etitaniumalloyhasa10tof900dfunction．Itisoneofthematerialswhichismostlyusedintheaviation,aerospaceandmanyotherfields．Butitsre∞Tveisverylimitedandthepriceisexpensive．Thesereasonslimititsfurthergeneralizationandapplication．Therefore,st

5、udyingtheconjunctionoftitaniumalloyandstainlesssteelissignificativeforreasonably,efficientlyandfullyusingtitaniumalloyandeconomizingthetitaniumalloyresources．Italsodevelopsanewwaytosynthesizethegoodpropertiesoftwoalloysandimprovetheapplicabilityofthecorrelativeproducts．

6、Inthispaper,diffusionbondingexperimentswereprocessedby删ustingthemaintechnicalparametersofdiffusionbonding(bondingtemperature,bondingpressureandbondingtime)．Fraetographofjointsw91"edetailedlyanalyzed．neinfluenceregulationofeachmaintechnicalparametertothebondingqualitywas

7、obtained．Andtheoptimaltechnicalparametersofthediffusionbondingwereconfirmed．UsingSEM，XRDapparatus，thediffusionstateofeachmainelement,thesortanddistributionintheinterface，andtheinfluenceofthemicrocosmicorganizationtothebondingqualitywereobservedandanalyzed．111esuperplast

8、icdiffusionbondingofTC4and1Crl8Ni9Tiwasinvestigatedthoroughlyandsystematically．Theresearchresultsshowthat：theo