TiAl合金与置氢0.5% TC4钛合金的扩散焊接工艺

对TiAl合金直接扩散焊接和使用置氢0.5%(质量分数) TC4钛合金与TiAl合金的扩散焊接开展了研究,使用了SEM,EDS,XRD和抗剪强度试验等方法分析了焊接接头的组织和性能,研究了焊接温度、连接时间和焊接压力对接头界面及力学性能的影响。结果表明,当工艺参数为1 473 K/60 min/30 MPa时,TiAl合金直接扩散焊接界面孔洞完全消失,接头抗剪强度达到285 MPa;采用置氢0.5% TC4钛合金作为中间层扩散焊接TiAl合金时,当工艺参数为1 123 K/30 min/15 MPa时,扩散焊接界面的孔洞消失,并有一定厚度的反应层生成,接头抗剪强度可达290 MPa,断口界面相组成主要为TiAl,Ti3Al,TiAl2和Ti3Al5等脆性相;相对于TiAl合金直接扩散焊接,采用置氢0.5% TC4合金为中间层扩散焊接TiAl合金能大幅降低TiAl合金扩散焊接工艺参数。     

5A06/TC4挤压铸造和半固态锻造连接性能研究

分别采用挤压铸造和半固态锻造将5A06铝合金与TC4钛合金连接成形,测试分析了接头的剪切强度和界面物相,并通过正交试验获得了最优方案。结果表明,优化后挤压铸造工艺参数:浇注温度为850℃,比压为300 MPa,保压时间为45s,其接头剪切强度平均值为34.55 MPa,800℃时,连接界面生成TiAl_3相,850℃时,生成Ti_3Al相导致剪切强度降低。优化后的半固态锻造工艺参数:铝合金坯料加热温度为625℃,保温时间为60min,比压为300 MPa,其接头剪切强度平均值为57.02 MPa,连接界面主要生成球状Ti基固溶体以及极少量Ti_3Al相,未生成Al_3Ti相,提高了接头剪切强度。     

保温时间对置氢TC4真空钎焊界面结构及连接强度的影响

采用纯铝箔做中间层,真空连接普通TC4钛合金以及氢的质量分数分别为0.1%,0.3%,0.5%置氢TC4钛合金.利用扫描电镜、X射线衍射分析仪、能谱分析仪对接头界面组织进行分析,并进行接头压剪强度试验.结果表明,当保温时间为45 min时,连接接头组织由两层组成;而当保温时间足够长,达到90 min时,接头完全由TiAl3金属间化合物层组成.不同保温时间下接头的抗剪强度有明显的差别,且随保温时间的延长而下降后.而在相同的工艺参数下,置氢TC4钛合金连接强度明显高于普通TC4钛合金.     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能

为制备镍基高温合金/钛合金复合构件,拓展二者应用领域,以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了GH4169高温合金/TC4钛合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能试验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明:在连接温度960℃,连接压力5 MPa,保温时间30min的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了"GH4169/Ni(s,s)/TiNi_3/Ti_2Ni/Ti/T_i2Ni/Ni/TiNi+Ti_2Ni/TC4"的多层梯度结构接头,除了"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头的内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi_3硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头抗剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面区域,呈脆性断裂特征。     

Cf/SiC复合材料与钛合金(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合-扩散连接

采用(Ti-Zr-Cu-Ni)+W复合钎料作为连接层,在连接温度930℃,保温时间5min的工艺参数下真空钎焊Cf/SiC复合材料与钛合金.利用SEM,EDS和XRD分析接头微观组织结构,利用剪切试验测试接头力学性能.结果表明,钎焊时复合钎料中的钛、锆与C/SiC复合材料反应,在Cf/SiC复合材料与连接层界面生成Ti3SiC2,Ti5Si3和少量TiC(ZrC)化合物的混合反应层,连接层的铜、镍与钛合金中的钛发生相互扩散,在连接层与钛合金界面形成Ti-Cu化合物过渡层.对钎焊接头进行900℃,保温60 min扩散处理后,连接层组织达到均一化,母材TC4合金侧过渡层增厚.扩散处理后接头强度为99 MPa,较钎焊接头强度65 MPa提高了52％.     

热喷涂巴氏合金中间层瞬间液相连接Ti-6Al-4V和Al 2024合金（英文）

研究热喷涂辅助瞬间液相(TLP)扩散连接Ti-6Al-4V和Al 2024合金,在铝基体上热喷涂80μm厚的巴氏合金作为中间层。热喷涂会产生粗糙清洁的表面,使得接头强度更高。采用的优化参数为:连接温度580°C,保温时间30和60min。显微组织观察和XRD衍射谱证明在Al焊缝处形成Al_2Cu、Al_2Cu Mg、Cu_3Ti、Ti Al_3、Ti Al和Mg2_Sn金属间化合物。另一方面,在Ti合金一侧形成Ti_3Al、Sn_3Ti_5和Ti_3Sn金属间化合物。随着连接时间从30 min增加到60 min,尽管巴氏合金中间层没有被完全消耗,但是其剩余厚度下降到大约15μm。研究表明,在60 min较长连接时间下,接头的剪切强度达到57 MPa的较高值。     

置氢TC4钛合金与Al2O3陶瓷扩散连接工艺研究

采用直接扩散连接的方法实现了置氢TC4钛合金与Al2O3陶瓷的连接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射等分析手段,确定了TC4/Al2O3扩散连接接头典型的界面结构为TC4/α-Ti/Ti3Al+Al2TiO5/Al2O3。研究了连接温度对TC4/Al2O3接头界面结构的影响规律,随着连接温度的升高各反应层厚度逐渐增加。基于反应动力学方程,计算了氢含量(质量分数)为0%、0.3%、0.4%时,Ti3Al+Al2TiO5层的反应激活能分别为213、172、152kJ/mol。当连接温度为840℃,连接时间为90min,氢含量为0.4%时,接头抗剪强度达到最大值为128MPa,断口分析表明断裂主要发生在Al2O3陶瓷母材侧。     

复合粉末中间层钎焊Si0_2陶瓷与TC4合金的接头组织与性能

采用46.4%Ag-18.0%Cu-35.6%Ni(质量分数)复合粉末中间层实现了SiO_2陶瓷和TC4钛合金的良好钎焊。使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等方法对钎焊接头的界面组织和力学性能进行了研究。结果表明,SiO_2陶瓷和TC4钛合金的连接接头成形良好,SiO_2陶瓷/Ag-Cu/Ni/TC4钛合金钎焊接头的界面结构为:SiO_2/Ti_4O_7+TiSi_2/Ti_2Cu+Ti_2Ni/α-Ti+Ti2Cu+Ti_2Ni过共晶组织/α-Ti+Ti_2Cu+Ti_2 Ni过共析组织/α-Ti/TC4。当钎焊温度为970℃、保温时间为30 min时,使用Ag-Cu/Ni粉末中间层钎焊SiO_2陶瓷与TC4钛合金的接头达到最高抗剪强度38 MPa。     

置氢TC4钛合金与C/SiC复合材料钎焊接头界面组织和结构

采用AgCu箔片对不同置氢含量的TC4钛合金与C/SiC复合材料进行了钎焊连接.借助SEM,EDS,XRD等分析手段对接头的微观组织、界面结构进行研究,并分析了钎焊工艺参数的影响.结果表明,钎焊温度810℃,保温时间10 min时,置氢含量0.3%的接头界面结构为置氢钛合金/针状韦德曼组织/Ti（s.s）＋Ti2Cu过...     

TC4/OFC真空扩散焊接研究

对钛合金（TC4）与无氧纯铜（OFC）异种金属在真空条件下进行直接扩散焊接,可形成良好的TC4/ OFC焊接接头。测量其焊接强度及进行微区分析的结果表明,随着温度升高,焊接接头的抗拉强度先升高后下降,最佳焊接工艺参数为：焊接温度800 ℃,保温时间30 min,焊接压力5 MPa。在TC4/ OFC焊接接头的界面上形成了元素成分逐渐变化的互扩散层。由元素分析和断口的XRD分析结果可以看出,界面处生成的物相有Cu3Ti2、Cu4Ti3、CuTi、Cu4Ti等金属间化合物,断口的形貌表明接头断裂主要发生在接头的金属间化合物弱结合处,结合处的孔洞与铜钛金属间化合物的种类、厚度决定了TC4/OFC直接扩散焊接接头的强度。     

镁合金与钛合金的瞬间液相扩散焊

为实现镁合金AZ31B与钛合金Ti6A14V的可靠连接，研究了两者以Al为中间层的瞬间液相扩散焊接头的微观结构与连接强度。研究结果表明：当焊接时间为180min时，焊接温度是影响界面反应热力学与动力学的主要参数，其对接头的微观组织、接头界面新生相构成与连接强度有重要影响。保温温度低于450℃时，AZ3IB／AI界面无液相产生，无法实现AZ31B与Ti6A14V的可靠连接；保温温度在450℃～480℃变化时，温度对AZ31B／Al／Ti6A14V界面反应的动力学因素有明显影响，且直接决定了焊后接头新生相的构成与分布。470℃保温180min的接头剪切强度较高（72．4MPa），达到AZ31B母材（86MPa）的84．2％。     

Mo与Ti6Al4V合金的扩散连接行为与组织性能

采用真空扩散连接技术制备了高强度Mo/Ti6Al4V连接接头,研究了不同扩散连接温度和保温时间对Mo与Ti6Al4V连接接头界面组织及力学性能的影响。结果表明,Mo/Ti6Al4V接头的扩散层宽度随着连接温度的不断升高而逐渐变宽,形成了由Mo、Ti、Al和V组成的扩散层,在1100℃下由于热失配的问题界面处出现开裂的现象。在连接温度为900℃时,延长保温时间有助于提高元素的互扩散作用,扩散层的宽度由保温10 min的1.85μm提高到保温90 min的5.75μm。Mo/Ti6Al4V接头的拉伸强度呈现出随扩散温度和保温时间先增加后减小的趋势。当扩散温度1000℃,保温时间60 min时,Mo/Ti6Al4V接头拉伸性能达到最大值为323 MPa。     

Al_2O_3陶瓷与TiAl合金真空钎焊接头界面组织及性能

采用AgCuTi活性钎料实现了Al_2O_3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明:Al_2O_3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为:Al_2O_3/Ti_3(Cu,Al)_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu_2Ti/AlCu_2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al_2O_3陶瓷侧的Ti_3(Cu,Al)_3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu_2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu_2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al_2O_3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。     

TiAlNbV/TC4扩散连接接头界面组织及力学性能研究

对TiAlNbV和TC4合金进行扩散连接试验,并对其焊接接头进行了界面扩散分析和剪切性能测试,研究了接头的剪切断面形貌。结果表明:随着保温时间的增加,TiAlNbV/TC4焊接接头扩散界面区域的孔洞和黑线缺陷减少,元素的分布均匀性提高,焊接接头的最大剪切力和剪切强度增大,剪切断面形貌由凹坑过渡到韧窝,断裂类型由脆性过渡到韧性。扩散温度为850℃,保温时间为2 h时,焊接接头整体扩散结合质量较高,表现出很好的元素扩散效果,剪切强度达到最大,为166 MPa。     

TC4钛合金扩散连接工艺研究

通过正交试验研究了TC4钛合金的真空扩散连接工艺,进行了扩散连接接头的剪切强度试验。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析手段,研究扩散连接温度、压力、时间等参数对TC4真空扩散连接质量及扩散连接接头剪切强度的影响。结果表明:扩散连接温度920℃,压力3 MPa,保温保压30 min时,扩散连接界面完全与基体相融,局部微孔等缺陷基本消失,孔洞弥合率达到98.63%,扩散连接接头的剪切强度为467.83 MPa,达到了母材剪切强度(480MPa)的97.46%。     

TC4/Al30Si固液扩散溶解层的研究

在真空钼丝炉中制备了TC4/Al30Si双金属复合材料,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子探针对扩散溶解层的组织和成分进行了表征,并测试了结合区的显微硬度。结果表明,当温度为650℃保温60 min时,扩散溶解层组织均匀、界面平直、厚度适中,无氧化物夹杂与孔洞等焊接缺陷。Ti和Al在TC4/Al30Si界面扩散充分,Si向溶解层富集,阻碍Ti和Al的扩散,形成Ti_7Al_5Si_(12)相层。基于Ti_7Al_5Si_(12)的强化,溶解层的显微硬度高于母材,峰值硬度达611.2 HV。     

ZrO_2陶瓷与TC4真空钎焊接头组织和性能

由于陶瓷-金属构件能够实现性能互补,其钎焊技术和接头可靠性已经成为研究热点,包括钎料选用、炉中气氛控制,以及工艺参数优化等。文中采用Ag70-Cu-Ti4.5钎料进行了ZrO_2陶瓷和TC4合金的真空钎焊连接,研究了钎焊温度与保温时间对钎焊接头四点弯曲强度与界面组织结构的影响。结果表明,最佳钎焊工艺参数为钎焊温度875℃,保温时间15 min,钎焊接头强度最高可达191.9 MPa,但钎焊温度的较小变化会引起接头强度的急剧下降。从钎料中溶解的Ti和Cu元素对ZrO_2/TC4钎焊接头的组织演变具有主要影响,钎焊接头界面组织为ZrO_2/TiO+Cu_2Ti_4O+Cu_4Ti_3/Ag+Cu_3Ti_3O/Ti_2Cu_3/Ti_2Cu_3+CuTi_2/CuTi_2+CuTi_3/TC4。在一定范围内,反应层厚度增大,界面组织细小均匀,可以获得较好的接头性能。     

钎焊工艺参数对TC4钛合金钎焊接头组织及性能的影响

在钎焊温度为780～900℃,钎焊时间为2～30 min的条件下,采用Ag-28Cu钎料对TC4钛合金进行了真空钎焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对接头微观组织进行了研究。结果表明,接头形成3个反应区:扩散区Ti_2Cu+Ti(s.s)、界面反应区Ti_2Cu/TiCu化合物以及钎缝中心区的Ag(s.s)+Cu(s.s)。随着钎焊温度的提高和保温时间的延长,扩散区及界面层的厚度增加,但过高的工艺参数会导致钎料流失从而使钎缝宽度降低。在钎焊温度为820℃,保温时间为10 min时,钎焊接头的抗剪强度最高,为121 MPa。     

基于搅拌摩擦焊技术的镁/钛异种合金连接

采用搅拌摩擦焊技术对2 mm厚Ti6Al4V钛合金和AZ31B镁合金进行连接,研究不同转速下接头的成形、界面组织和拉伸强度。结果表明,转速过低会导致Mg/Ti异种合金接头内部形成孔洞缺陷。靠近Mg/Ti界面的钛合金中出现Al元素富集现象,随着转速的升高,Al元素的富集程度提升。Mg/Ti界面是接头的薄弱区,在拉伸载荷下,接头沿Mg/Ti界面断裂。接头拉伸强度随着转速的提升而增大,当转速为900 r/min时,强度达到168 MPa。     

保温时间对316L不锈钢与TC4钛合金扩散焊组织与性能的影响

利用真空扩散焊接方法,研究了不同保温时间对不锈钢和钛合金焊接接头组织与性能的影响。结果表明,不锈钢与钛合金在900℃下直接进行扩散焊接,难以得到较好的性能。随保温时间延长接头强度逐渐降低,在保温120 min时得到最高屈服强度为43.01 MPa。焊缝界面处主要形成α-Ti、β-Ti、FeTi、Fe_2Ti、Cr_2Ti、Fe_2Ti_4O、χ等金属间化合物相,由钛合金侧到不锈钢侧依次为针状魏氏体区域、β-Ti区、脆性化合物区。随着保温时间延长,脆性相含量逐渐增多。断裂发生在脆性化合物区,断口呈现河流花样,为脆性断裂。