钛合金与不锈钢的纳米扩散焊接工艺探索

采用纳米镍粉为中间层对TA17钛合金与1Cr18Ni9Ti进行了扩散焊接试验。通过金相分析、能谱分析、X射线衍射等手段对焊接接头进行了较详细的分析。结果表明,纳米镍粉成功地阻止了钛合金与不锈钢的互扩散,抑制了TiFe,TiFe2等脆性相的形成,在接头形成了具有一定塑性的Ni-Ti型金属间化合物,但由于纳米镍粉中间层不致密,从而导致接头强度较低。     

Ni+Cu为中间层的TC4与ZQSn10-10的扩散连接试验分析

对钛合金TC4与铜合金ZQSn10-10异种金属扩散连接进行了试验研究.采用Ni Cu中间层时,其最佳工艺参数为连接温度850 ℃,连接时间20 min,连接比压力10 MPa,抗拉强度达到155.8 MPa.在TC4/Ni界面上,形成了成分逐渐变化的互扩散层.经微区成分分析可知,连接温度为800 ℃时,界面主要为Ni3Ti;850 ℃时,界面主要为Ni3Ti及NiTi;880 ℃时,界面主要为NiTi2,Ni3Ti及NiTi.通过EDS和XRD分析,接头强度主要取决于镍钛金属间化合物的种类及厚度.     

钛合金和不锈钢的扩散焊接

对TA17钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接接头强度进行了实验研究.采用恒温恒压扩散焊、相变超塑性扩散焊和脉冲加压扩散焊实现了钛合金和不锈钢的焊接,测试了焊接接头的强度,并对接头进行了金相观察.结果发现:3种接头的强度都达到了264 MPa,且接头为多层次的多相组织.物相分析发现钛合金-不锈钢接头中存在Fe2Ti和σ-(FeCr)两种脆性金属间化合物.脉冲加压扩散焊能促进扩散过程,减少金属间化合物的形成,改善其分布,是一种较有前景的扩散焊方法.     

钛合金与不锈钢的相变超塑性扩散焊工艺

用相变超塑性扩散焊法实现了钛合金TA17与不锈钢0Cr18Ni9Ti之间的连接.研究了工艺参数对接头强度的影响,得到试验条件下钛合金与不锈钢焊接的优化工艺参数为循环上限温度890℃, 循环下限温度800℃, 循环次数10, 焊接压力5MPa, 循环加热速度30℃/s.在优化的工艺条件下,接头强度达到307MPa,而焊接时间仅为160s.对拉伸断口进行了扫描电镜观察、能谱分析和X射线衍射分析,发现断裂沿FeTi和β-Ti层之间的某一个位置发生,FeTi金属间化合物层是接头的最薄弱环节.对接头进行了能谱分析,结合Fe-Cr-Ti三元相图发现,钛合金与不锈钢之间的反应区内依次形成了σ、Fe2Ti、FeTi和β-Ti层.     

镍作中间层脉冲加压扩散连接钛合金与不锈钢

采用纳米Ni粉、纳米Ni镀层、Ni箔作中间过渡层,对TA17近。型钛合金与0Cr18Ni9Ti不锈钢进行了脉冲加压扩散连接,接头抗拉强度分别达到了175,212,334MPa。在金相显微镜下,对拉伸断口形貌进行了观察和分析;利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射分析（XRD）测定了连接接头各区域内的微区成分和物相。结果表明,纳米Ni粉致密度不够高,纳米Ni镀层质量不够高,在很大程度上限制了接头强度的提高;Ni箔中间层的存在成功地阻止了Fe与Ti之间的互扩散,避免了形成脆而硬的Fe—Ti系金属间化合物。     

TiAl合金与镍基高温合金的扩散连接

采用钛为中间层,对TiAl合金与镍基高温合金（GH99）进了扩散连接.研究了扩散连接接头的界面结构和连接温度对界面结构及连接性能的影响,并对连接界面反应层的形成机制进行探讨.结果表明,GH99/Ti/TiAl的界面结构为：GH99/（Ni,Cr）ss/富Ti-（Ni,Cr）ss/TiNi/Ti2Ni/α-Ti＋Ti2Ni/Ti（Al）ss/TiAl＋Ti3Al/TiAl;随着连接温度的升高,各反应层厚度增加,接头的抗剪强度先增加后减小;在连接温度1 173 K,连接时间30 min,连接压力20 MPa时,抗剪强度最高为260.7 MPa.     

TC4/Ni/ZQSn10-2-3扩散连接

采用镍箔做中间层,在真空下对TC4和ZQSn10-2-3进行扩散连接.使用扫描电镜对接头的界面组织进行了研究.确定TC4/Ni/ZQSn10-2-3接头的界面结构是TC4/β-Ti/Ti2Ni/TiNi/TiNi31Ni/Cu(Cu,Ni)/ZQSn10-2-3.通过最优工艺试验,确定最佳工艺参数为连接温度830℃,连接压力10 MPa,连接时间30 min.此时接头最大抗剪强度为135 MPa,接头断口为带有一定塑性的结晶状形貌.通过x射线衍射对断口分析认为,断裂位于TC4/Ni界面处的金属间化合物TiNi3层.     

Laser cladding of titanium alloy coating on titanium aluminide alloy substrate

1　INTRODUCTIONInthedesignandmanufactureofaviationindus try ,differentpartsoftheaircraftengineshouldmeetthedifferentrequirementsonoperatingtemperatureandserviceperformance .Thesoundbondofdissimi laralloysisthekeytechniquefordevelopingnovele quipmentsandimprovingtheirintegralperformance .Lowdensityandexcellenthigh temperaturepropertiesofTiAlalloysmakethem promisinghigh temperaturestructuralmaterials .Successfuljoiningofthesematerialswillincreasetheirutilityinengineer ing[1,2 ] .Somejoinin…     

表面纳米化钛合金与不锈钢脉冲加压扩散连接

采用高能喷丸（HESP）对TA17钛合金和0Cr18Ni9Ti不锈钢棒材的端面进行了表面自纳米化（SSNC）处理,在端面获得了一定厚度的纳米晶组织层。将钛合金和不锈钢的纳米化处理端面对接,在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行脉冲加压扩散连接。对接头进行了拉伸试验,并对断口和接头显微组织进行了研究分析。结果表明,接头强度高达384．0MPa,与在相同条件下获得的常规粗晶的接头强度相比,有显著的提高。接头在拉伸时发生脆性断裂,接头剖面的显微硬度随显微组织而变化。     

MB15超塑性镁合金扩散连接试验

根据原子扩散理论对MBl5超塑性镁合金进行了扩散连接工艺研究。扩散连接试验前采用三种不同方法去除MBl5镁合金表面的氧化膜，从中选出最佳方法。在Gleeble-1500型热／力模拟试验机上，对超塑性MBl5镁合金进行了在不同连接工艺条件下的扩散连接，在电子万能试验机上对扩散连接接头进行了剪切强度试验，从而获得了MBl5超塑性镁合金的最佳扩散连接工艺参数。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)，对扩散连接接头微观组织进行分析，得出了MBl5超塑性镁合金主要是通过原子扩散和晶粒长大造成的原始焊接表面晶界的移动，促使接头表面原子充分扩散，形成牢固的连接。     

钛合金刚性拘束热自压连接及接头组织与力学性能

提出了一种新的固相连接方法——刚性拘束热自压连接技术,基本原理是:在无外力作用的条件下,利用集中热源非熔化局部加热刚性拘束的待连接材料,形成热弹塑性应力应变场,对连接处热塑性状态金属产生自挤压,实现扩散和固相连接。在真空条件下,利用电子束热源对TC4进行了刚性拘束热自压连接,验证了刚性拘束热自压连接的可行性,并分析了连接温度对刚性拘束热自压连接的影响。结果表明:热自压连接方法原理可行,加热温度显著影响钛合金接头的组织和性能,在TC4合金相变点以下温度加热时,接头组织均匀,综合力学性能优异。     

镁合金与铝合金的夹层扩散焊连接

采用锌夹层在356℃温度下对镁铝异种金属进行扩散焊连接,并对接头的微观组织和力学性能进行分析.结果表明,利用镁与锌原子互扩散形成低熔点共晶液相区,能够实现镁铝材料的可靠连接.镁铝焊接接头界面区由铝锌反应层、未充分扩散锌层、锌镁反应扩散层组成.铝基体侧铝锌反应层是固溶体层,镁基体一侧锌镁反应扩散层主要是过饱和的固溶体基体及弥散析出的中间相,该区的中间相成分为Mg2Zn11及MgZn2.锌夹层的加入可有效阻止镁铝之间的互扩散.锌夹层镁铝扩散焊接头抗剪强度远超过镁铝直接真空扩散焊接头的抗剪强度.断口观察及相分析表明,接头失效发生在锌镁反应扩散层.     

TC4/Cu/ZQSn10-2-3扩散连接接头微观分析

TC4/ZQSn10-2-3直接扩散连接时,结合区由于生成CuSn_3Ti_5,Cu_3Ti等金属间化合物及集聚的Pb质点,接头强度不高(τ_(max)=102 MPa),断口为脆性断口,并发生在靠近ZQSsn10-2-3侧;填加金属中间层铜时,TC4/Cu/ZQSn10-2-3扩散连接接头强度获得显著提高(τ_(max)=196 MPa),这主要是铜中间层有效地抑制了Sn,Pb等元素向TC4侧的扩散,减少CuSn_3Ti_5,Cu_3 Ti等金属间化合物相生成,断口具有一定塑性;TC4/Cu,ZQSn10-2-3最佳扩散连接参数为:连接温度830℃,连接压力10 MPa,连接时间30 min.

Abstract：

The experimental investigation on the diffusion bonding of TC4 to ZQSn10-2-3 was carried out in vacuum. CuSn_3 Ti_5, Cu_3 Ti and rich-Pb layer were formed at the interface zone. The maximum joint strength was 102 MPa. Brittle fracture was explored after shear test, and occurred proximity to ZQSn10-2-3 side. Using copper as the interlayer, element Sn and Pb can be avoid diffusing from ZQSn10-2-3 to TC4. Then there were little CuSn_3Ti_5 in the interface. Fracture had certain plasticity, and the maximum strength of joint was 196 MPa. The optimum bonding parameters were: bonding temperature T = 830 ℃ , bonding pressure p = 10 MPa and bonding time t = 30 min.     

Interface structure and formation mechanism of diffusion-bonded joints of TiAl-based alloy to titanium alloy

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｉＡｌｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅａｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｂｅｃｏｍｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃａｎｄｉｄａｔｅｓｆｏｒｒｅｐｌａｃｉｎｇｈｅａｖｉｅｒｎｉｃｋｅｌｂａｓｅｄｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓａｎｄｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｉｎｆｕｔｕｒｅｊｅｔｅｎｇｉｎｅｓｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｉｒｐｒｏｍｉｓｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ,ｈｉｇｈｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ,ａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｏｘｉｄａｔｉｏ…     

TC4/Ni/QAl10-3-1.5扩散连接研究

采用N i箔做中间层在真空下对TC4和QA l10-3-1.5进行扩散连接,用冷场发射扫描电镜(JEOL JSM 6700F)对焊接接头进行金相和能谱分析,用X射线衍射进行相分析,并进行硬度试验和接头拉伸试验。结果表明,在连接温度870℃,连接压力10MPa,保温时间60 m in规范下,N i做中间层能够实现TC4和QA l10-3-1.5扩散连接,其抗拉强度达到325 MPa。扩散连接界面形成了不同的分层结构,由形成了N iTi相,(N iTi+N i3Ti)相和N i(Cu)固溶体构成的扩散反应层。     

钛合金板与不锈钢丝网异质接头焊接

采用不同的滚焊和真空扩散焊工艺研究了TC4钛合金板与00Cr18Ni13不锈钢丝网的异质接头的焊接问题.焊缝显微分析显示,无论是滚焊或真空扩散焊,无论焊接参数大小,都无法避免异质接头直接扩散焊时产生内应力和脆性的金属间化合物相,并形成裂纹.滚焊和较小的焊接参数只能减少焊接缺陷的产生,较大的焊接参数的扩散焊直接导致未熔合和开裂.采用中间过渡层并产生微观机械咬合的焊接接头性能较好.     

TB2钛合金扩散连接与分形维数

在不同温度、压力、保温时间下对TB2 钛合金进行了扩散连接实验 ,利用SEM观察了扩散连接接头断口形貌并进行了分形维数计算 ,通过剪切实验得到了不同条件下的扩散连接接头的剪切强度。结果表明 ,连接温度、保温时间、连接压力对TB2 钛合金扩散连接接头的剪切强度和分形维数都有影响。剪切强度和分形维数呈正相关 ,工艺参数为扩散连接温度 85 0℃ ,保温时间 30min ,连接压力 5MPa时接头的剪切强度最高 (890MPa) ,同时 ,表面分形维数最大 (2 .2 3)。     

保温时间对TiAl合金与镍基合金扩散连接界面组织结构及连接强度的影响

采用纯钛箔做中间层扩散连接TiAl合金与镍基高温合金(GH99).利用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对界面产物及接头的界面结构进行分析.结果表明,GH99/Ti界面主要由四个反应层组成,分别为(Ni,Cr)ss,富Ti-(Ni,Cr)ss,TiNi和Ti2Ni.当保温时间较短时,Ti/TiAl界面反应层主要为Ti(Al)ss.延长保温时间,此界面反应层转化为Ti3Al和Al3NiTi2.随着保温时间的延长,TiNi反应层厚度持续增加,而Ti2Ni反应层厚度先增加后减小.随保温时间的延长接头的抗剪强度先增加后减小,然后又增加.由接头断口形貌可以看出,接头主要断裂于Ti2Ni反应层.     

Ti-6Al-4V/Cu/ZQSn10-10扩散连接

采用纯铜（cu）箔作中间过渡层在真空下对钛合金Ti-6Al-4V与锡青铜ZQSn10-10异种材料进行扩散连接。用冷场发射扫描电镜对连接接头进行微观分析,用拉伸试验获得接头强度。结果表明,采用铜箔作中间过渡层,可以防止一些低熔点组元的挥发,并且可以阻止某些元素（Sn、Pb等）向钛合金基体扩散,避免更多金属问化合物的产生,从而提高了接头性能。中间过渡层铜与锡青铜ZQSn10-10之间实现了良好的连接,未形成明显的过渡区;在中间过渡层铜与钛合金Ti-6Al-4V之间形成了较宽的过渡区,并有金属间化合物Cu3Ti2产生,对接头性能影响较大。最佳工艺参数是：连接温度为850℃、连接压力为10～15MPa、连接时间为30min,可获得钛合金与锡青铜的牢固连接,接头强度可达192MPa（达到锡青铜母材基体强度的80％）,且连接试样无明显变形。     

GH4141镍基合金的扩散连接工艺

对GH4141高温镍基合金的扩散连接进行了工艺研究，确定了扩散连接工艺参数对室温抗剪强度的影响，确定了获得优质接头的最佳工艺参数区间，即扩散连接温度r=990～1080℃，连接时间t=15～60min，连接比压力P=5～20MPa，选用Ni箔作为中间层，厚度为25um。通过SEM、EPMA和金相技术对接头微观组织进行了观察和分析。