钛合金钢异种金属真空钎焊试验研究

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1、硕士学位论文钛合金／钢异种金属真空钎焊试验研究VacuumBrazingofDissimilarMetalsbetweenTitaniumAlloyandSteel学号：21005076完成日期：2013—5—4大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确

2、的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：象遂坌[纲缉麴窒磊真室纽缉型壹逊作者签名：旌』辛盎整日期：迎』圣年』月丑日大连理工大学硕士学位论文摘要钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，从而被广泛应用于现代工业，特别是航空航天和化工领域。然而钛及钛合金构件制造工艺复杂、成本高昂，限制了其应用范围。钛及钛合金与结构钢或不锈钢的配合使用是简化制造工艺、降低成本的有效方法。然而钛及钛合金与钢异种金属间的焊接存在诸多困难。本文采用新型Ti-Cu基非晶钎料对v．T认l合金／40Cr钢和TC4钛合金／304不锈钢进行了真空钎焊试验，并从显微组织、元素

3、分布、相组成、力学性能和断口分析等方面对钎焊接头进行了研究。本文分别以Ti—Cu-Ni—Zr-Sn、Ti．Cu-Ni-Zr、Cu．Ti．Ni．Zr-V非晶箔带钎料和纯Cu箔钎焊y-TiAI合金和40Cr钢，以Cu．Ti-Ni．Z卜V非晶箔带钎料钎焊TC4钛合金和304不锈钢，均得到了无气孔和裂纹的优质接头。采用Ti．Cu-Ni．Zr-Sn非晶钎料所得钎焊焊缝主要由两个区域组成：Ti(Ni，Cu)A1和Ti-Al金属间化合物组成的混合物区，剩余钎料和分布在剩余钎料中的Ti．Sn、Ti(Ni，Cu)金属间化合物组成的混合物区。在采用纯Cu箔做为钎料的钎焊接头中，Cu箔钎料不能阻止T

4、i的扩散，使得Ti在40Cr钢母材侧富集并与Fe发生反应，形成Fe．Ti金属间化合物，严重影响了接头的力学性能。采用Ti60CuloNi22Zr8非晶钎料进行y-TiAl合金／40Cr钢钎焊试验时，接头最高剪切强度为32MPa。三种不同保温时间下的钎焊接头均断裂于Ti和A1含量较高的40Cr钢与钎料层的互扩散界面层附近，Ti．舢金属间化合物的存在使该位置成为钎焊接头的最薄弱区域。采用Cu37,sTi25NixzsZrl2．5V12．5非晶钎料所得y-TiAl合金／40Cr钢钎焊接头的剪切强度为136MPa，断裂发生于含有金属间化合物的灰色相层，其扩散层为不规则的齿状Ti基固溶体

5、，钎料与40Cr之间的连接强度较高。采用Ctu375Ti37．sNi6．2sZr6．25V625非晶钎料所得y-TiAl合金／40Cr钢钎焊接头的剪切强度仅为38MPa，断裂发生于40Cr与钎料之问的扩散层，扩散层较平整，主要包含Til9A16和Ti2Cu等金属间化合物。以上结果表明含有相对少量Ti和较多v的钎料更适合于y-TiM合金／40Cr钢的焊接。采用Cu-Ti．Ni．zr．V非晶钎料钎焊TC4钛合金／304不锈钢的实验结果表明，钎料与304不锈钢母材的互溶性优于其与40Cr钢的互溶性。采用Ctu3_75Ti37．5Ni6．25Zr625V6．25非晶钎料所得钎焊接头的剪

6、切强度为105MPa，采用Cu37．5Ti25Nil2．5Zrl2．5V12．5非晶钎料所得钎焊接头的剪切强度为116MPa，均断裂于钎缝钎料层中灰色相附近。Cr-Ti、Fe．Ti、Cu-Fe．Ti、Fe．Ti．Zr等金属间化合物的生成是导致接头断裂的主要原因。关键词：真空钎焊；非晶钎料；钛合金；显微组织；力学性能钛合金阁异种金属真空钎焊试验研究目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IAbstract⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．II1弓l言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯一11．1选题意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1．1钛合金／钢异种金属接头的实用性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1I．1．2钛合金／钢异种金属组合的焊接性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．2钛及钛合金闸异种金属焊接研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一21．2．1熔焊⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：⋯⋯31．2．2压焊⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．2．3钎焊⋯