Zr含量对Ti-Zr-Cu-Ni钎料及钎焊接头性能的影响

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1、2015年11月第41卷第11期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNovember2015V01．41No．11http：／／bhxb．buaa．edu．CBjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0774Zr含量对Ti．Zr．Cu．Ni钎料及钎焊接头性能的影响郭伟“，齐丹1，杨建军2，(1．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191李飞1’3，华永平3，虞文军32．驻成飞工业(集团)有限责任公司军事代

2、表室，成都6100923．成都飞机工业(集团)有限责任公司，成都610092)摘要：采用电弧熔炼方法制备Ti一5Zr．15Cu一15Ni、Ti．10Zr一15Cu．15Ni、Ti．15Zr一15Cu一15Ni和Ti一25Zr．15Cu一15Ni4种钛基钎料，采用4种钎料对Ti-6Al_4V板材进行搭接接头真空钎焊．对不同zr含量的钎料的熔化特性和在Ti一6A1-4V上的润湿性进行测试，并对钎焊接头的微观组织、显微硬度和剪切强度进行测试．结果表明，zr元素的加入对Ti—zr—cu．Ni钛基钎料的熔化温度有显著影响，当zr含量为5wt％、25wt％时，钎料的固液相线温差

3、较大，且液相线温度较高；当Zr含量为lOwt％、15wt％时，钎料的固液相线温差较小，且液相线温度较低．与其他钎料成分不同，25wt％Zr含量的钎料在钎料熔化过程中存在2个明显的低熔点共晶反应，其钎料在铺展过程中出现分层现象．15wt％和25wt％Zr含量钎焊接头具有更低的显微硬度．综合钎料的熔化特性以及钎焊接头的显微硬度和剪切强度，Ti一15Zr．15Cu一15Ni是最佳的钎料成分配比，具有最好的综合性能，其钎焊接头的剪切强度为298MPa．关键词：钛基钎料；润湿性；差动扫描量热法(DSC)；微观组织；剪切强度中图分类号：TG425文献标识码：A文章编号：1001

4、—5965(2015)11—2029—07钛合金具有高的比强度、比刚度、高温强度以及优良的耐蚀性和抗高温氧化性，在航空、航天、火箭、化工冶金等领域有着广泛的应用¨。1．适用于钛合金的焊接方法有很多种，其中钎焊在钛合金连接中起到了重要作用，特别是在航空发动机及其结构件的连接中，大量使用钎焊方法Ho．用于钛合金钎焊的钎料主要分为3类：Ag基钎料、Al基钎料和Ti基钎料”。1．相对于Ag基和Al基钎料，Ti基钎料能够获得更大的接头强度，且钎焊接头具有更加优良的耐腐蚀性能和更高的服役温度．钛基钎料通常采用cu和Ni作为合金元素，并已经实现Ti—cu—Ni钎料合金系的商用，如

5、Ti。15Cu．15Ni和Ti．15Cu一25Ni¨⋯．然而，Ti—Cu—Ni钎料的熔化温度较高，在钎焊过程中对钛合金基材的性能影响较大，因此迫切开发一种新的具有较低熔化温度的钛基钎料，而Ti．Zr—Cu—Ni钎料是目前研究较多的一种合金系．经研究发现，zr加入到Ti—cu—Ni合金中，有降低合金熔化温度的作用，已经开发的商用高zr含量的钎料有37．5Ti一37．5Zr一25Cu等‘1⋯．目前关于较低zr含量的钛基钎料研究相对较少．本研究中，以商用钎料Ti一15Cu．15Ni为基础，其熔化温度区间为910～960。C¨。”1，通过添加不同含量的zr元素(不大于25w

6、t％)制备Ti—zr—cu．Ni系列钎料，研究不同zr含量对钎料的熔化特性、润湿性以及钎焊接头力学性能的影响．收稿日期：2014—12，10；录用日期：2015-01-16；网络出版时间：2015-03-3l14：54网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20150331．1454．004．html基金项目：国家自然科学基金(50705050)；国家国际科技合作专项基金(2013DFR50590)；中央高校基本科研业务费专项资金*通讯作者：郭伟(1976一)，男，河北保定人，副教授，gwei@buaa．edu．cn，主要

7、研究方向为先进材料的焊接．Bl用格式：郭伟．齐丹．杨建军．等．zr含量对Ti—zr-Cu一一i钎料及钎焊接头性能的影响【】1．北京航空航天大学学报，2015，41(11)2029．2035．GuoW．piD，YangJJ．eta1．EffectofZrcontentOnpropertiesofTi-Zr-Cu一一ifillermetalanditsbrazedjointe1]JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41fJ1)：2029—2035(inChinese)．2030北京航