TZM合金擴(kuò)散連接工藝及機(jī)理的研究.pdf

1、本文針對TZM（鉬鈦鋯）合金這種高溫結(jié)構(gòu)材料的連接需求，系統(tǒng)研究了TZM的固相擴(kuò)散連接和瞬時液相擴(kuò)散連接。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析、強(qiáng)度測試等方法，首先研究了使用Ni、Ti和Nb三種金屬作為中間層的固相擴(kuò)散焊接頭界面顯微組織和力學(xué)性能。通過研究工藝參數(shù)對接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響，確定了最佳中間層材料及其添加方式和最佳工藝參數(shù)，解明了接頭微觀組織和力學(xué)性能對應(yīng)關(guān)系。此外，研究了使用BNi2作為中間層的瞬時液相擴(kuò)散連接接頭的顯

2、微組織和力學(xué)性能，通過研究工藝參數(shù)對接頭微觀組織和力學(xué)性能的確定了最佳工藝參數(shù)，并且對其機(jī)理進(jìn)行了初步探究。
　　采用Ni、Ti和Nb作為中間層在T=1100℃，P=5MPa，t=30min的焊接工藝下對TZM合金進(jìn)行擴(kuò)散連接，發(fā)現(xiàn)使用Nb作為中間層時不能對母材進(jìn)行有效地連接；使用Ni作為中間層時，接頭結(jié)合良好，存在明顯的擴(kuò)散層，無新相生成，接頭的拉剪強(qiáng)度可以達(dá)到294MPa，接頭的強(qiáng)度主要取決于中間層Ni的剩余量；使用Ti作為中

3、間層時，擴(kuò)散層不明顯，但是有β相的生成，接頭的拉剪強(qiáng)度可以達(dá)到224.8MPa，接頭的強(qiáng)度主要取決于β相的含量。確定了Ni為最佳的中間層材料。同時研究了不同的中間層添加方式對接頭組織性能的影響，發(fā)現(xiàn)鍍鎳的接頭性能明顯優(yōu)于使用Ni箔，在鍍Ni5min時，接頭拉剪強(qiáng)度可以達(dá)到347.6MPa。
　　采用50umNi箔作為中間層對TZM進(jìn)行擴(kuò)散連接，發(fā)現(xiàn)隨著焊接參數(shù)的增大，接頭的組織和性能會趨于良好，但是溫度過高或壓力過大時，工件的變形

4、量過大。最終確定最佳焊接參數(shù)為T=1100℃，P=5MPa，t=30min。
　　采用BNi2作為中間層對TZM進(jìn)行瞬時液相擴(kuò)散連接，對其典型接頭元素分布分析發(fā)現(xiàn)Ni元素的分布集中在等溫凝固區(qū)而且越靠近中心處 Ni分布越密集，而Mo元素在越靠近中心處分布越稀疏，F(xiàn)e和Cr元素分布與Ni相似，而Si元素則是在沉淀區(qū)中有明顯的集中分布。最佳焊接參數(shù)為 T=1200℃，t=30min，此時接頭結(jié)合良好，接頭拉剪強(qiáng)度可以達(dá)到301.2MP