添加Ag中間層的TC4與OFC擴(kuò)散焊接研究.pdf

1、鈦合金具有高比強(qiáng)度、斷裂韌性、優(yōu)良的耐腐蝕性能等特征。銅也具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐腐蝕、韌性和較高的強(qiáng)度，鈦合金和銅的焊接將普遍應(yīng)用于航空、核能、電子及化學(xué)領(lǐng)域，因此鈦合金和銅的擴(kuò)散焊接研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 本文添加Ag中間層對(duì)Ti-6Al-4V鈦合金(TC4)和無(wú)氧銅(OFC)進(jìn)行真空擴(kuò)散焊接，Ag 中間層的添加方式為兩種：一是以 Ag 箔的形式添加，二是以磁控濺射銀膜的形式添加。在不同的焊接溫度和保溫時(shí)間下進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，研究焊接

2、工藝參數(shù)對(duì)焊接接頭微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。利用FESEM、EDS 和TEM 分析焊接接頭的微觀結(jié)構(gòu)，利用力學(xué)性能測(cè)試表征焊接接頭的拉伸強(qiáng)度，利用FESEM、EDS和XRD檢測(cè)拉伸斷口的形貌和物相組成。 Ag箔中間層的添加阻止了Cu-Ti化合物的生成，在TC4/Ag foil界面生成了AgTi化合物，而在Ag foil/OFC界面生成了Ag-Cu固溶體。TC4/Ag foil/OFC焊接接頭的拉伸強(qiáng)度隨著焊接溫度或保溫時(shí)間的增加

3、先上升后下降。當(dāng)焊接溫度為700 ℃，保溫時(shí)間為2.0 h，以及壓力為10 MPa時(shí)，焊接接頭的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值為161.9 MPa；此時(shí)，焊接接頭的拉伸破壞方式為韌性斷裂，斷裂處為Ag foil/OFC界面。當(dāng)焊接溫度為800 ℃時(shí)，焊接接頭的斷裂呈脆性，這是因?yàn)楹附訙囟冗^(guò)高，基體元素相互擴(kuò)散形成 CuTi、Cu3Ti2等金屬間化合物。本文對(duì)Ti/Ag foil/OFC焊接接頭也進(jìn)行了對(duì)比研究，與Ti/Ag foil/OFC焊接接頭

4、進(jìn)行比較，TC4/Ag foil界面的化合物層厚度較薄。因此，TC4中的合金元素Al和V抑制了Ti與Ag的相互擴(kuò)散。 Ag膜的添加進(jìn)一步降低了焊接溫度，但維持了較高的焊接強(qiáng)度。在TC4/Ag film界面觀察到了Cu2Ti (ss, Ag)和Cu4Ti3(ss, Ag)金屬間化合物。Ag film/OFC界面無(wú)化合物產(chǎn)生，而是形成了Ag-Cu固溶體。TC4/Ag foil/OFC焊接接頭的拉伸強(qiáng)度隨著焊接溫度或保溫時(shí)間的增加先上

5、升后下降。當(dāng)焊接溫度低至550 ℃，保溫時(shí)間為1.5 h，以及壓力為10 MPa時(shí)，焊接接頭的拉伸強(qiáng)度取得最大值為150.7 MPa。此時(shí)，焊接接頭的拉伸斷裂發(fā)生在Ag film/OFC界面。當(dāng)焊接溫度或保溫時(shí)間繼續(xù)增大，拉伸斷口轉(zhuǎn)移到TC4/Ag film界面，這是由于此界面的Cu2Ti (ss, Ag)和Cu4Ti3(ss, Ag)金屬間化合物長(zhǎng)大，降低了焊接接頭的韌性。
　　與添加Ag箔中間層相比，Ag膜結(jié)構(gòu)較為疏松，OF