铜过渡层钢钛扩散复合研究

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1、摘要摘要本试验采用碳钢管作为基层、纯钛管作为覆层、纯铜箔作为中间层，利用拉拔．内压热扩散复合法，制备碳钢、铜、钛三金属复合管。借助扫描电子显微镜(SEM)观察了复合界面附近的显微组织，并用能谱分析仪(EDS)测定了界面附近的元素分布。通过剪切和硬度试验测定了界面剪切强度及其附近的显微硬度。研究扩散温度和扩散时间等工艺因素对界面附近组织和剪切强度的影响。研究结果表明：对试样界面处的组织和断口形貌进行SEM观察。扩散退火后，界面结合紧密，无明显缝隙。铜．、钛复合界面上的原子间发生了互扩散，致使基体组织、硬度发生改变，

2、在铜、钛界面上形成了化合物层TiCu。化合物层厚度随温度和时间的增加而增加。当温度升高至900℃以上时，铜／钢界面钢侧形成了柱状晶区；铜／钛界面钛侧形成了大面积的羽毛状组织，在羽毛状组织和界面之间形成了无晶界区域。在950℃时，铜层厚度减小，完全向钛、钢两侧扩散了。。硬度实验表明，钛侧硬度总体上随温度升高而增大，离界面越近处，硬度值越高，说明化合物相增加。试样的剪切强度试验表明，低温时，扩散速度慢，扩散不充分，剪切强度较低，随扩散时间的延长，界面剪切强度有所提高；高温时，扩散速度快，剪切强度较高，但随扩散时间的延

3、长，化合物层厚度有所增加，剪切强度有所下降。可见，剪切强度存在一个最佳扩散时间和温度。在扫描电镜上对剪切试样断口形貌进行观察，并运用能谱分析对其界面成分进行分析。钛／铜界面钛侧断口较平滑，主要含钛、铜两种元素，说明有铜／钛化合物的形成。这是由于钛与铜相互之间的溶解度不大，并且随温度而变，具有很大的形成金属间化合物和共晶体的倾向。钢／铜界面钢侧断口表面形成了二次裂纹，说明界面较脆，含钛、铜和微量的铁元素，表明钛、铜向钢侧有所转移。分析扩散过程比较充分，结合良好。关键词：扩散复合；钢／铜界面；钛／铜界面人连交通人学l

4、。--T”"硕十学位论文AbstractDiffusionbondedtrimetallictubewascarriedoutbyadrawnandintemalpressurediffusedmethod，withpuretitaniumandcarbonsteelasbasemetalsandpurecopperasainterlayer．Themicrostructuresneartheinterfaceswereobservedusingopticalandscanningelectronmicrosco

5、pes(SEM)andtheelementaldistributionwasdeterminedacrosstheinterfacesbyenergydispersivespectroscopy．Shearstrengthandmicrohardnesswereobtainedusingshearingandhardnesstests．Theresultsshowthat：theorganizationsandfracturemorphologyofthesampleinterfacewereobservedby

6、SEM．Afterdiffusionannealing,theinterfacecombinedclosely，nosignificantgap．Betweencopperandtitaniumonthecomplexinterfaceoccurredtheatomicinter-diffusion，withtheresultthatthematrixorganizationandhardnesschanged，andthecompoundlayerofTiCuwasformedonthecopper／titan

7、iuminterface．Withthediffusiontemperatureandtimeincreasing，thethicknessofcompoundlayerwasincreasing．Above900℃．thecolumnatecrystalsareawasformedonthesteelsideofcopper／steelinterface；thebigareafeatherorganizationwagformedonthetitaniumsideofcopper／titaninminterfa

8、ce，thenon-crystalboundaryregionwasformedbetweenthefeatherorganizationandthecontactsurface．At950℃，thethicknessofcopperreduced，diffusingtothetitaniumandsteelcompletely．ThehatdIlessexperimen