脉冲大电流加热扩散机理与技术研究

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1、武汉理工大学博士学位论文}两要本论文中采用脉冲大电流加热扩散焊接技术焊接了砧一Li合金1420以及Ti6A14V同TiB2-Ni系列金属一陶瓷复合材料两个体系。并对脉冲大电流热加工方式下的原子扩散机理进行了研究。采用脉冲大电流加热扩散焊接技术在823k，60k／min升温速率条件下获得了最大拉伸强度为276MPa的A1．Li合金1420接头。通过对该体系的研究发现，脉冲大电流加热扩散焊接条件下，焊接时间和焊接温度的延长以及升高并不能导致接头拉伸强度的提高；而焊接电流为整个焊接过程中最重要的控制因素。在本研究中，观测到

2、的仙Li9相的{400}在焊接界面处的生长认为界面处发生的由A1Li相向—U山i9相的相转变反应。通过分析，该相变反应的发生主要归因于电流对于相变反应的促进作用，从而促进了该相变反应的发生。在本论文中还研究了该相变反应发生的驱动力以及电流促进下的相生长机理，并且合理的解释了电流对于脉冲大电流加热扩散焊接的影响机理。采用脉冲大电流加热扩散焊接技术焊接了Ti6A14V同TiB2-Ni金属一陶瓷复合材料。焊接Ti6A14V同TiB2-Ni(80％，wt％)金属．陶瓷复合材料时，在1273K，100K／min升温速率条件下获

3、得了最大接头拉伸强度，其接头拉伸强度值为128MPa。通过研究也发现在本体系中，电流对于焊接界面处连接点的产生起着决定性的作用。在焊接过程中电流同时也促进了材料中的残余应力的增加。在本论文中采用ANSYS软件对焊接过程的温度场进行了模拟，通过模拟结果，结合其它研究结果同普通辐射加热扩散焊接的结果进行了对比发现同普通辐射加热扩散焊接相比，脉冲大电流热加工扩散焊接技术进行焊接时有如下优点：1．对基体的热损伤较小；2．焊接耗时极短；3．焊接变形量极小：当然采用该法焊接也有一个缺点一一在脉冲大电流热加工扩散焊接条件下尤其是对

4、于那些金属一陶瓷复合材料来说，该法容易在材料内部造成较大的残余应力从而影响接头性能的提高。经过本论文的研究也发现电流方向对于材料界面处的原子扩散有一定的影响。本论文大致分析了该现象的产生原因。武汉理工大学博士学位论文关键词：脉冲大电流热加工技术；扩散焊接；电致相变：原子扩散；Al—Li合金1420；Ti6～4V；TiB2-NiU武汉理工大学博士学位论文AbstractPulsedcurrentheatingdiffusionweldingWaSusedtoweldtwosystems：1．the～-Lialloys1

5、420；2．Ti6A14VandTiB2-Nicomposites．ThemaximumtensilestrengthoftheA1一Lialloys1420jointsobtainedbypulsedcurrentheatingdiffusionweldingat823kwithaheatingrateof60k／minWaS276MPa’inthisdissertation．Itwasprovedthattheheatingtimeandheatingtemperaturesshowedlessrelativel

6、ywithtensilestrengthsofjoints．Furthermore，theweldingcurrentWaSapprovedtoplaythemostimportantroleofthewholediffusionweldingprogressforpulsedcurrentheatingdiffusionwelding．AAhLi9{400)latticeWaSobservedtogrowattheinterfaceofsampleweldedat793kwithaheatingrateof200K

7、／min,andthisphenomenawasidentifiedtobeacurrentinducedphaSetransfcIrmationformAlLitoAhLi9attheinterface．Thisresultexplainedhowthecurrentinfluencedtheweldingprocess．HowandwhythecurrentinducedthephasetransformationreactionWaSconcernedinthisresearch．Pulsedcurrenthe

8、atingWaSusedtoweldtheTi6A14VwithTiB2二Nimetal．ceramiccomposites．ThemaximumtensilestrengthofTi6A14V／TiB2-Ni(80％，wt％)metal．ceramiccompositesjointsWaSobtainedat1273Kwithaheating