TiBw-TC4復合材料的釬焊工藝與組織性能研究.pdf

1、TiBw/TC4兼有鈦合金低密度、耐腐蝕等優(yōu)點,其中引入的增強體進一步提升了材料的耐磨性及高溫蠕變強度,是復合材料的研究熱點之一,具有廣闊的應用前景。對TiBw/TC4復合材料進行連接研究,可有效實現(xiàn)其在工程上應用的推廣,具有重要的實用價值。本課題使用Ti-Zr-Cu-Ni釬料和Ti-Zr-Cu-Ni+TiB2復合釬料釬焊TiBw/TC4復合材料,研究了釬焊工藝參數(shù)及焊縫中增強體含量對接頭組織和性能的影響,探索了最佳釬焊工藝及復合釬料中

2、TiB2最佳含量,并分析了接頭微觀組織與力學性能之間的關(guān)系。
　　使用Ti-Zr-Cu-Ni釬料釬焊TiBw/TC4復合材料,接頭主要由三部分構(gòu)成:TiBw/TC4復合材料母材,(Ti,Zr)2Cu(Ni)金屬間化合物和鈦基固溶體兩相組織,以及兩者之間(α+β)魏氏體組織。釬料厚度、連接溫度與保溫時間影響接頭中金屬間化合物形態(tài)、數(shù)量和魏氏體組織大小,進而影響接頭的連接強度。隨著釬料厚度的增加連接強度先增加后降低,本試驗條件下的最佳

3、釬料厚度為30μm。保溫時間10min,釬料厚度30μm,釬焊溫度低于1200K時,隨釬焊溫度升高連接強度大幅度增加;1200K至1260K剪切強度基本維持在520MPa左右;更高的連接溫度導致連接強度下降。不同釬焊溫度條件下連接時間對接頭強度的影響規(guī)律不一致,釬焊溫度為1223K時,連接強度隨保溫時間延長而增加,并于30min以后趨于穩(wěn)定,剪切強度達650MPa。1253K下保溫10min連接強度出現(xiàn)了最大值,剪切強度為533MPa,

4、繼續(xù)增加連接時間導致接頭組織粗大,強度降低。在最佳工藝1123K保溫30min條件下進行拉伸試驗,斷裂發(fā)生在遠離焊縫的母材,實現(xiàn)了等強連接,抗拉強度達1067MPa。
　　Ti-Zr-Cu-Ni+TiB2復合釬料釬焊TiBw/TC4,釬焊過程中TiB2與Ti發(fā)生反應生成TiBw,接頭主要由三部分構(gòu)成:TiBw/TC4復合材料母材,焊縫中間位置的(TiBw+(Ti,Zr)2Cu(Ni))/α-Ti復合材料,以及兩者之間(α+β)魏氏

5、體組織。焊縫中原位生成的TiBw作為優(yōu)先生成相在焊縫中均勻分布,尺寸為幾微米至幾十微米不等,并有部分增強體長入母材。產(chǎn)生的TiBw使焊縫組織細小,金屬間化合物彌散分布,同時能起到釘扎、減少焊縫中金屬間化合物的作用。
　　采用Ti-Zr-Cu-Ni+5vol.％TiB2復合釬料釬焊TiBw/TC4,連接強度隨釬焊溫度升高先增加后降低,較低溫度(1223K)下連接,焊縫中生成的TiBw進一步增加接頭脆性,對連接強度不利;連接溫度過高(

6、1373K)或是延長保溫時間(20min),釬料擴散及流動加強致使焊縫主要由TiBw構(gòu)成,增強體架構(gòu)的產(chǎn)生導致連接缺陷出現(xiàn),同時高溫連接導致魏氏體區(qū)域組織粗大,成為焊縫薄弱區(qū)。在最佳工藝參數(shù)(1253K保溫10min)下變化釬料中TiB2含量,連接強度隨TiB2含量增加先升高后降低,釬料中含10vol.%TiB2時室溫剪切強度達到最大值481MPa,對該工藝條件下釬焊接頭分別于773K及873K下進行高溫剪切試驗,接頭剪切強度及剪切模量