近α相钛合金与奥氏体不锈钢的相变超塑性扩散焊接研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在航空航天、化工等领域经常需要对钛合金和不锈钢进行焊接。目前应用的焊接方法主要有熔焊、钎焊、爆炸焊和扩散焊等，但是焊接所需温度较高、得到的焊接接头的性能难以满足应用要求。相变超塑性扩散焊接是～种较新的焊接方法：相变超塑性状态下，原子处于高度活化状态，扩散加速，从而可能在较低温度和较短时间实现材料的良好连接。本文利用相交超塑性扩散焊接方法，在Gleeble．1500D型热模拟试验机上对TAl7近旺钛合金与0Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢进行了直接对焊试验；对焊接接头进行了拉伸试验；分析了焊接接头的金相组织、显微硬度分布

2、、接头成分分布及形成的物相：对拉伸断口进行了扫描电镜观察、成分分析和图像分析。分析了焊接接头抗拉强度和焊接工艺参数之间的关系，得到了最佳工艺参数。当循环上限温度TⅡ。=890℃、下限温度1盔=800"C、循环次数N=10次、焊接压力P=5MPa、加热速度Vh=30Y：／s、冷却速度vc=10"C／s，焊接接头的抗拉强度达到最大值(307MPa)，比其他方法得到的最大强度高出60MPa，同时最佳工艺条件下的焊接时间只有160s。焊接接头处形成了一系列过渡和TiFe、TiFe2、TfNi、a相和p．Ti固溶体等相；随着循环次数的增加和上限温度的升高，钛

3、合金与不锈钢之间的互扩散加强，过渡区域的厚度和金属间化合物的数量增加。断口上同时存在以p～Ti为基的圃溶体相和金属间化合物相，断口上固溶体所占面积比例越大，其相应的接头抗拉强度越高。同时，分析了拉伸断口形貌的形成原因及其与工艺参数的关系；理论上阐述了相变超塑性的作用机理，并予以实验证实。关键词：相交超塑性，扩散焊接，钛合金，不锈钢重鏖丕堂堡主堂焦坠窒墓塞塑薹ABSTRACTBondingoftitaniumalloyandstainlesssteelisveryofleninthefieldslikeaviation，chemicalplants，

4、etc．Severalweldingtechniquessuch蠲fusionwelding，brazing，explosiveweldinganddiffusionbondinghavebeenemployedtobondtitaniumalloyandstainlesssteel，butunabletoachieveadequatejointsforapplicationandneed11ightemperature．Phasetransformationsuperplasticdiffusionbonding(PTSD)isanewbondi

5、ngmethod．、h,'nenmaterialinsuperplasticstate，theinterdiffusionrateofrelativeelementscanbespeededup，anditispossibletobondthematerialsatrelativelowertemperatureandshortertime．111esolid-statedirectdiffusionbondingofTAl7neB2ra-phasetitaniumalloyto0Crl8Ni9Tiaustenitestainlesssteelun

6、derphasetransformationsuperplasticdiffusionbondinghasbeencarriedoutonGleeble-1500D．Tensiletestingofbondingjointshasbeencarriedout，andbondingjointshavebeeninvestigatedbymetallographobservation，fracturemorphology,concentrationprofilesofvariouselementsinthebondedregion,mierohardn

7、essmeasurement，phasesappearedinthejointsandmieroimageanalysis．Therelationshipbetweentheultimatetensilestrengthofthejointsandtechnicalparametersofbondinghasbeenexperimentallyinvestigated．Optimizedbondingparametershavebeenobtained．Under血econditionsofTDm=890℃，Tmin=800"C，thermalcy

8、clenumberN=10cycles，bondingpressureP=5MPa'heatingrateVh=30℃／s